Apple est faible

Lorsqu'Apple a annoncé de nouveaux objectifs climatiques la semaine dernière, le géant de la technologie a révélé que certains de ses ordinateurs portables élégants et argentés comprendront un nouveau matériau : l'aluminium « à faible teneur en carbone ». Le métal léger est chimiquement le même que la version produite en série utilisée dans des produits comme le papier d'aluminium, les canettes de soda, les cadres de vélo et les portes de voiture. Mais il est fabriqué à l'aide d'un processus industriel différent, qui n'entraîne pas de rejet direct de gaz à effet de serre.

Apple est sur le point de devenir la première entreprise à inclure une partie de cet aluminium à faible teneur en carbone dans ses produits. Pour les experts dans le domaine, cela équivaut à une percée après des décennies de développement. Mais alors que les ordinateurs portables prouvent que cette nouvelle approche est viable, les chercheurs tentent toujours de déterminer comment augmenter la production du matériau afin qu'il puisse être une option pour l'ensemble du secteur de l'aluminium. S'ils réussissent, le processus alternatif pourrait éliminer une part importante de l'empreinte carbone de l'aluminium.

"C'est un moment charnière", a déclaré Donald Sadoway, professeur de chimie des matériaux au Massachusetts Institute of Technology, ou MIT.

La nouvelle arrive alors que l'industrie mondiale de l'aluminium est aux prises avec l'augmentation des émissions de gaz à effet de serre. Même si les consommateurs recyclent avec diligence les canettes et les appareils électroniques, l'aluminium réutilisé ne représente encore qu'environ un tiers du marché mondial. Au total, la production de nouveaux résultats d'aluminium dans environ 1 pour cent des émissions annuelles mondiales. Mais la demande, la production et la consommation ont augmenté ces dernières années, en particulier en Chine, qui dépend toujours fortement des centrales électriques au charbon.

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Apple a déclaré que l'aluminium représentait 27% de son empreinte de fabrication de produits en 2015. L'entreprise technologique utilise désormais davantage d'aluminium recyclé dans ses appareils et donne la priorité aux fournisseurs qui gèrent leurs installations avec de l'hydroélectricité, et non avec du charbon. De tels efforts ont réduit les émissions liées à l'aluminium d'Apple de 63 %, a rapporté la société en mars. Pour faire face au reste de son empreinte en aluminium, Apple s'associe à la société Elysis pour créer une chaîne d'approvisionnement en aluminium à faible émission de carbone. En juillet, Apple a annoncé que le premier lot de matériel serait intégré à ses Macbook Pro 16 pouces.

Aucune des deux sociétés n'a révélé la quantité de nouvel aluminium qui sera mélangée dans les Macbook Pro. Mais une fois que les ordinateurs portables arriveront sur les étagères, ils pourraient potentiellement stimuler un changement plus important vers des matériaux plus propres dans une industrie à forte intensité de carbone.

"Cela ouvrira les vannes à toutes sortes d'autres consommateurs pour dire:" Nous voulons aussi de l'aluminium vert "", a déclaré Sadoway.

L'aluminium est le métal le plus abondant dans la croûte terrestre, bien qu'il ne se présente pas naturellement sous une forme facile à ramasser. Les sociétés minières doivent gratter la couche arable pour extraire la bauxite, une roche argileuse rougeâtre riche en alumine (également appelée oxyde d'aluminium). Les raffineries séparent ensuite l'alumine pour qu'elle ressemble à un sel de table blanc et fin. Enfin, l'alumine est chauffée et fondue - ou fondue - pour fabriquer de l'aluminium. Cette dernière étape contribue le plus au changement climatique, car elle entraîne le rejet direct de gaz à effet de serre, et c'est là que les chercheurs recherchent l'innovation.

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La fusion consiste à dissoudre l'alumine dans un bain de sel fondu chauffé à plus de 1 700 degrés Fahrenheit. De gros blocs de carbone (ou «anodes») sont descendus dans le bain hautement corrosif; des courants électriques parcourent alors toute la structure. L'aluminium se dépose au fond lorsque l'oxygène se combine avec le carbone dans les blocs, créant du dioxyde de carbone comme sous-produit.

En moyenne, le processus électrochimique de fusion contribue à environ 14 % des émissions totales de la production mondiale d'aluminium. 70% supplémentaires proviennent de l'électricité utilisée pour faire fonctionner les fonderies, a déclaré Guðrún Arnbjörg Sævarsdóttir, professeur agrégé à l'Université de Reykjavik en Islande. Cependant, dans les endroits où les fonderies puisent dans l'énergie propre, il n'y a pratiquement aucune émission provenant de l'utilisation de l'électricité. Ainsi, le plus grand défi en matière de carbone est le processus de fusion lui-même, a-t-elle déclaré.

Le fournisseur d'aluminium à faible teneur en carbone d'Apple utilise un processus électrochimique alternatif qui n'émet que de l'oxygène.

Elysis, basée à Montréal, est une coentreprise des géants miniers mondiaux Alcoa et Rio Tinto et est soutenue par le gouvernement canadien. Au lieu de blocs de carbone, Elysis utilise des matériaux capables de séparer l'aluminium sans provoquer de réaction chimique. La société a réalisé son premier lot commercial l'année dernière au centre technique d'Alcoa à Pittsburgh, et a vendu la fourniture à Apple en décembre. L'entreprise de deux ans construit actuellement une installation de recherche de 37 millions de dollars (50 millions de dollars canadiens) à Saguenay, au Québec.

Elysis n'a pas partagé exactement quels matériaux il utilise dans son système. Mais des scientifiques du monde entier ont étudié un concept similaire depuis les années 1980. L'idée de base est d'utiliser des alliages métalliques chimiquement inactifs, ou "inertes", dans les anodes, à travers lesquelles circulent les courants électriques. Sadoway du MIT a précédemment recherché des alternatives au carbone comme moyen de réduire la consommation d'électricité dans les fonderies. Aujourd'hui, des programmes en Chine, en Norvège, en Russie et en Islande utilisent des anodes inertes pour fabriquer de l'aluminium à basse température. Arctus Metal, une petite entreprise de Reykjavik, a récemment produit son premier lot - un lingot d'une livre - à partir de son laboratoire.

"C'est comme le Saint Graal de la production d'aluminium", a déclaré Sævarsdóttir à propos des efforts.

Sævarsdóttir est impliqué dans la recherche d'Arctus Metal sur la fusion sans carbone. La société est en train de faire évoluer son unité de démonstration, qui utilise un courant électrique de 500 ampères, pour qu'elle fonctionne jusqu'à 10 000 ampères, a déclaré le PDG Jón Hjaltalín Magnússon. (Une fonderie à échelle commerciale fonctionnera jusqu'à 200 000 ampères.) Si elle était adoptée par les trois fonderies d'aluminium islandaises - qui utilisent la géothermie et l'hydroélectricité - la technologie éliminerait environ un tiers des émissions totales du pays, a-t-il déclaré.

Jón Hjaltalín Magnússon, à gauche, PDG d'Arctus Metal, présente le premier lot d'aluminium à faible teneur en carbone de la société en Islande en juin 2020. Avec l'aimable autorisation de Jón Hjaltalín Magnússon

Les chercheurs doivent encore résoudre des problèmes techniques clés avant que les anodes inertes puissent être utilisées à l'échelle industrielle. Principalement, les matériaux nécessitent des tensions électriques plus élevées pour fabriquer de l'aluminium, ce qui augmente la consommation d'électricité et les coûts des fonderies. Les entreprises doivent concevoir des systèmes plus économes en énergie afin que l'aluminium à faible teneur en carbone ne devienne pas trop cher ou peu attrayant pour les entreprises de construction, les fabricants de canettes de boisson et les autres principaux acheteurs d'aluminium.

Pour l'industrie de l'aluminium au sens large, la préoccupation la plus pressante reste la réduction de la pollution par le carbone des centrales électriques.

Depuis 2000, les fonderies sont en fait devenues plus dépendantes du charbon et du gaz naturel pour l'électricité, alors même que les projets solaires et les parcs éoliens prolifèrent dans le monde. De nombreuses installations en Amérique et en Europe ont fermé ces dernières années et une part importante de la production a été transférée en Chine et dans les pays du Moyen-Orient. Le résultat est un marché inondé d'aluminium abondant et relativement bon marché – avec lequel les alternatives à faible émission de carbone devront faire face.

"La concurrence à l'échelle mondiale est vraiment difficile", a déclaré Sadoway, qui dirige également une startup, Boston Metal, qui développe un processus de fabrication d'acier sans carbone. Des entreprises comme Elysis, a-t-il dit, "ont une colline très, très raide à gravir".

L'expansion de l'utilisation de l'aluminium à faible teneur en carbone obligera les entreprises et les gouvernements à prendre des mesures délibérées, a déclaré Sævarsdóttir. Par exemple, imposer une taxe carbone sur les produits de consommation rendrait plus coûteux l'achat d'aluminium fabriqué de manière conventionnelle. Un tel système pourrait inciter les fabricants à adopter des technologies à faible émission de carbone et encourager les entrepreneurs à s'approvisionner en matériaux plus durables pour les projets de construction. Ou les entreprises pourraient simplement suivre les traces d'Apple et s'engager à acheter des produits avec moins d'émissions dans la chaîne d'approvisionnement.

On ne sait toujours pas jusqu'où Apple ira dans l'adoption de l'aluminium à faible teneur en carbone dans ses autres gammes de produits, ou si des producteurs comme Elysis peuvent finalement faire évoluer leurs technologies au-delà du laboratoire (ou d'une seule entreprise) et dans d'autres installations industrielles. Pourtant, l'initiative est un signe important que les grandes entreprises sont prêtes à investir dans des métaux plus verts.

"J'approuve vraiment ce que fait Apple", a déclaré Sævarsdóttir. "C'est la voie que nous devons suivre."

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