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Aluminium

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Aluminium
Image illustrative de l’article Aluminium
Morceau d'aluminium.
MagnésiumAluminiumSilicium
B
 Structure cristalline cubique à faces centrée
 
13
Al
 
        
        
                  
                  
                                
                                
  
                      
Al
Ga
Tableau completTableau étendu
Position dans letableau périodique
SymboleAl
NomAluminium
Numéro atomique13
Groupe13
Période3e période
BlocBloc p
Famille d'élémentsMétal pauvre
Configuration électronique[Ne] 3s2 3p1
Électrons parniveau d’énergie2, 8, 3
Propriétés atomiques de l'élément
Masse atomique26,981 538 6 ± 8 × 10−7 u
Rayon atomique(calc)125 pm (118 pm)
Rayon de covalence121 ± 4 pm[1]
Rayon de van der Waals205 pm
État d’oxydation+3
Électronégativité(Pauling)1,61
Oxydeamphotère
Énergies d’ionisation[2]
1re :5,985 768 eV2e :18,828 55 eV
3e :28,447 65 eV4e :119,992 eV
5e :153,825 eV6e :190,49 eV
7e :241,76 eV8e :284,66 eV
9e :330,13 eV10e :398,75 eV
11e :442,00 eV12e :2 085,98 eV
13e :2 304,141 0 eV
Isotopes les plus stables
IsoANPériodeMDEdPD
MeV
26AlTraces717 000 ansβ+1,1726Mg
27Al100 %stable avec 14neutrons
Propriétés physiques ducorps simple
État ordinairesolide
Masse volumique2,698 9 g·cm-3[3]
Système cristallinCubique à faces centrées
Dureté(Mohs)1,5
Couleurblanc lustre métallique
Point de fusion660,323 °C (congélation)[4]
Point d’ébullition2 519 °C[3]
Enthalpie de fusion10,79 kJ·mol-1
Enthalpie de vaporisation294 kJ·mol-1 (1 atm,2 519 °C)[3]
Volume molaire10,00×10-6 m3·mol-1
Pression de vapeur2,42×10-6 Pa
Vitesse du son6 400 m·s-1 à20 °C
Chaleur massique897 J·K-1·kg-1 (solide, à 298 K)[5]

équation[5] :CP=(28.08920)+(5.414849)×103T+(8.560423)×106T2+(3.427370)×109T3+(0.277375)×106T2{\displaystyle C_{P}=(28.08920)+(-5.414849)\times 10^{-3}T+(8.560423)\times 10^{-6}T^{2}+(3.427370)\times 10^{-9}T^{3}+{\frac {(-0.277375)\times 10^{6}}{T^{2}}}}
Capacité thermique du solide en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 298 à 933 K.
Valeurs calculées :
24,21 J·mol-1·K-1 à 25 °C.

T
(K)
T
(°C)
Cp
(Jmol×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{mol\times K}})}
Cp
(Jg×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{g\times K}})}
29824,8524,20,897
340,3367,1824,980,9258
361,588,3525,290,9373
382,67109,5225,570,9476
403,83130,6825,820,9571
425151,8526,060,9659
446,17173,0226,290,9743
467,33194,1826,510,9825
488,5215,3526,720,9905
509,67236,5226,940,9984
530,83257,6827,161,0064
552278,8527,371,0146
573,17300,0227,61,0229
594,33321,1827,831,0314
615,5342,3528,071,0402
T
(K)
T
(°C)
Cp
(Jmol×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{mol\times K}})}
Cp
(Jg×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{g\times K}})}
300,6527,524,260,8991
300,4927,3424,260,899
300,3527,224,250,8989
700,17427,0229,111,0787
721,33448,1829,391,0893
742,5469,3529,691,1003
763,67490,52301,1118
784,83511,6830,321,1237
806532,8530,651,1361
827,17554,02311,149
848,33575,1831,361,1624
869,5596,3531,741,1763
890,67617,5232,131,1908
911,83638,6832,531,2058
933659,8532,951,2213



équation[5] :CP=(20.37692)+(0.660817)×103T+(0.313631)×106T2+(0.045106)×109T3+(0.078173)×106T2{\displaystyle C_{P}=(20.37692)+(0.660817)\times 10^{-3}T+(-0.313631)\times 10^{-6}T^{2}+(0.045106)\times 10^{-9}T^{3}+{\frac {(0.078173)\times 10^{6}}{T^{2}}}}
Capacité thermique du gaz en J·mol-1·K-1 et température en kelvins, de 2 790,812 à 6 000 K.
Valeurs calculées :

T
(K)
T
(°C)
Cp
(Jmol×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{mol\times K}})}
Cp
(Jg×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{g\times K}})}
2 790,8122 517,6620,770,7697
3 004,762 731,6120,760,7695
3 111,732 838,5820,760,7695
3 218,72 945,5520,770,7696
3 325,683 052,5320,770,7699
3 432,653 159,520,780,7702
3 539,623 266,4720,790,7706
3 646,63 373,4520,810,7712
3 753,573 480,4220,830,772
3 860,543 587,3920,850,7729
3 967,513 694,3620,880,774
4 074,493 801,3420,920,7753
4 181,463 908,3120,960,7768
4 288,434 015,28210,7785
4 395,414 122,2621,060,7804
T
(K)
T
(°C)
Cp
(Jmol×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{mol\times K}})}
Cp
(Jg×K){\displaystyle ({\tfrac {J}{g\times K}})}
2 804,182 531,0320,770,7697
2 803,42 530,2520,770,7697
2 802,72 529,5520,770,7697
4 823,34 550,1521,330,7906
4 930,274 657,1221,420,7939
5 037,244 764,0921,520,7974
5 144,224 871,0721,620,8013
5 251,194 978,0421,730,8055
5 358,165 085,0121,850,81
5 465,145 191,9921,990,8149
5 572,115 298,9622,130,8201
5 679,085 405,9322,280,8257
5 786,055 512,922,440,8317
5 893,035 619,8822,610,8381
6 0005 726,8522,80,8449
Conductivité électrique37,7×106 S·m-1
Conductivité thermique237 W·m-1·K-1
Solubilitésol. dansNaOH,KOH ouNa2CO3 aqueux[6],

HCl (catalysée parCuCl2,HgCl2 ou une goutte deHg),
HCl +H2O2,
H2SO4 dilué (catalysée par les ionsHg (II))[7]

Divers
No CAS7429-90-5[8]
No ECHA100.028.248
No CE231-072-3
No EE173
Précautions
SGH[9],[10]
Pyrophorique :
SGH02 : Inflammable
Danger
H250,H261,P210,P222,P280,P231+P232,P335+P334 etP422
H250 : S'enflamme spontanément au contact de l'air
H261 : Dégage, au contact de l'eau, des gaz inflammables
P210 : Tenir à l’écart de la chaleur/des étincelles/des flammes nues/des surfaces chaudes. — Ne pas fumer.
P222 : Ne pas laisser au contact de l’air.
P280 : Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage.
P231+P232 : Manipuler sous gaz inerte. Protéger de l’humidité.
P335+P334 : Enlever avec précaution les particules déposées sur la peau. Rincer à l’eau fraîche/poser une compresse humide.
P422 : Stocker le contenu sous …

Stabilisé :
SGH02 : Inflammable
Attention
H228,H261,P210,P370+P378 etP402+P404
H228 : Matière solide inflammable
H261 : Dégage, au contact de l'eau, des gaz inflammables
P210 : Tenir à l’écart de la chaleur/des étincelles/des flammes nues/des surfaces chaudes. — Ne pas fumer.
P370+P378 : En cas d’incendie : utiliser … pour l’extinction.
P402+P404 : Stocker dans un endroit sec. Stocker dans un récipient fermé.
SIMDUT[11]
B6 : Matière réactive inflammable
B6,
B6 : Matière réactive inflammable
dégage un gaz inflammable au contact de l'eau : hydrogène

Divulgation à 1,0% selon la liste de divulgation des ingrédients
Commentaires : Il existe une classification différente pour l'aluminium (métal)
. Pour obtenir plus de détails, consultez ce produit.
Transport[9],[10]
Pyrophorique :
Code Kemler :
423 : matière solide réagissant avec l'eau en dégageant des gaz inflammables
Numéro ONU :
1396 : ALUMINIUM EN POUDRE NON ENROBÉ
Classe :
4.3
Étiquette :
pictogramme ADR 4.3
4.3 : Matières qui, au contact de l'eau, dégagent des gaz inflammables
Emballage :
Groupe d'emballageII/III : matières moyennement/faiblement dangereuses.

Stabilisé :
Code Kemler :
40 : matière solide inflammable ou matière autoréactive ou matière autoéchauffante
Numéro ONU :
1309 : ALUMINIUM EN POUDRE ENROBÉ
Classe :
4.1
Étiquette :
pictogramme ADR 4.1
4.1 : Matières solides inflammables, matières autoréactives, matières solides explosibles désensibilisées et matières qui polymérisent
Emballage :
Groupe d'emballageII/III : matières moyennement/faiblement dangereuses.

Unités duSI &CNTP, sauf indication contraire.
modifier 

L'aluminium est l'élément chimique denuméro atomique 13, desymbole Al. Il appartient augroupe 13 dutableau périodique ainsi qu'à la famille desmétaux pauvres.

Le corps simple aluminium est unmétalmalléable, argenté, peu altérable à l'air[note 1] et peudense. C'est le métal le plus abondant de l'écorce terrestre et le troisième élément le plus abondant après l'oxygène et lesilicium ; il représente en moyenne 8 % de la masse des matériaux de la surface solide de la planète. Il est, en règle générale, trop réactif pour exister à l'état natif dans le milieu naturel[note 2] : on le trouve combiné à plus de 270minéraux différents. Sonminerai principal est labauxite : il y est présent sous forme d’oxydehydraté dont on extrait l’alumine. Il peut aussi être extrait de lanéphéline, de laleucite, de lasillimanite, de l'andalousite et de lamuscovite.

Le métal mis à nu s'auto-passive immédiatement par oxydation, même en condition défavorable : une couche d'alumine Al2O3 imperméable épaisse de quelquesnanomètres le protège de la corrosion (les conditions favorables sont essentiellement : environnement peu chaud, peu humide, peu pollué, peu salé ; alliage de qualité adaptée). L'oxydabilité de l'aluminium doit être techniquement contrôlée par une série de processus industriels dont les deux principaux sont l'oxydation rapide amplifiée forcée anodique électrolytique et le colmatage rapide par hydratation à chaud.

Sa légèreté, sa résistance à la corrosion, sa mise en forme variée et sa coloration durable en font un matériau important et très utilisé dans l'industrie et l'artisanat, malgré la technicité de sa mise en œuvre, sous forme pure oualliée, notamment dans l'aéronautique, lestransports et laconstruction.Sa nature réactive en fait également uncatalyseur et unadditif dans l'industrie chimique ; il est ainsi utilisé pour accroître la puissance explosive dunitrate d'ammonium.

En 2010, 211 millions de tonnes debauxite ont été extraites dans le monde[13], l'Australie en assurant 33,2 % devant laChine (19,0 %), leBrésil (15,2 %), l'Inde (8,5 %) et laGuinée (8,2 %). La Guinée détient à elle seule plus du quart des réserves mondiales connues de bauxite, estimées fin 2010 à 28 milliards de tonnes. La production mondiale d'aluminium métallique s'est élevée à 41,4 millions de tonnes en 2010[14], dont laChine a réalisé 40,6 % avec 16,8 millions de tonnes, loin devant laRussie (9,3 %) et leCanada (7,1 %).

Enfin, l'aluminium n'est pas unoligo-élément, sa production nécessite énormément d'énergie, et c'est uncontaminant croissant de l'environnement et de l'alimentation[15].

Histoire

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Bauxite.
Coupe d'honneur en aluminium (1857) rehaussée d'or, offerte àJules-Xavier Saguez de Breuvery, maire deSaint-Germain-en-Laye.
Échantillon d'aluminium.
Lingot d’aluminium (Regeal Affimet, groupe Aurea).
Article détaillé :Histoire de la production d'aluminium.

L'aluminium est isolé et exploité depuis seulement moins de deux siècles : larévolution industrielle accompagne son intégration.

En 1807,Humphry Davy, après avoir découvert que lesodium et lepotassium entraient dans la composition de l’alun (substanceastringente servant à fixer les teintures), suppose qu’il s’y trouve aussi un autremétal, qu’il baptise « aluminium » (enlatin, « alun » se ditalumen)[16].Pierre Berthier découvre dans une mine près desBaux-de-Provence en 1821 un minerai contenant de 50 à 60 % d’oxyde d’aluminium. Ce minerai sera appelébauxite.

En 1825, le chimiste et physicien danoisHans Christian Ørsted réussit à produire une forme impure du métal.

En 1827,Friedrich Wöhler approfondit les travaux d'Ørsted. Il isole l’aluminium par action du potassium sur le chlorure d’aluminium, obtenant une poussière grise d’aluminium. Il est le premier à mettre en évidence les propriétés chimiques et physiques de cet élément, dont la plus notable est la légèreté.

Le chimiste françaisHenri Sainte-Claire Deville améliore en 1846 la méthode de Wöhler en réduisant le minerai par lesodium. En 1854, il présente à l'Académie des sciences le premier lingot d'aluminium obtenu, à l'état fondu, par voie chimique[17]. Il publie ses recherches dans un livre en 1856. Cette méthode est utilisée de façon industrielle à travers toute l’Europe pour la fabrication de l’aluminium (notamment en1859 parHenry Merle dans son usine deSalindres, berceau de la sociétéPechiney), mais elle reste extrêmement coûteuse, donnant un métal dont le prix était comparativement à l'or, très élevé pour un minerai, lui, très abondant : le kilo d'aluminium raffiné coûtait en moyenne 1 500francs-or. Le métal est alors réservé pour fabriquer à la hautejoaillerie[18] ou à l’orfèvrerie, ciblant la haute-bourgeoisie. Il en fut ainsi pour les coupes d'honneur (réalisées notamment parPaul Morin et Cie)[19] et les objets d'art fabriqués pour la cour impériale deNapoléon III[20]. Ce dernier reçoit ses hôtes de marque avec des couverts en aluminium, les autres convives devant se contenter de couverts envermeil[21],[22].

Les progrès concernant laproduction d'électricité et la découverte, en1886, du processus deproduction de l'aluminium par électrolyse, permettent de baisser les coûts de manière sensible. Dès lors, l'aluminium trouve de nouvelles applications dans lesustensiles de cuisine et, sous forme d'alliage, dans l'industrie naissante de l'aéronautique (alliageduralumin moins cassant créé en 1909) et le câblage électrique (almelec créé en 1921 et utilisé comme conducteur électrique). En 1888,Charles Martin Hall etAlfred Ephraim Hunt créent la Pittsburgh Reduction Company, la futureAlcoa. En 1901 naît l’Aluminium Association (AA), cartel qui réunit les entreprises des quatre seuls pays producteurs au monde (Allemagne, États-Unis, France, Royaume-Uni) et qui maintient le prix de l'aluminium stable alors que le cours des métaux concurrents subissent de plus grandes fluctuations[23].

À la fin desannées 1970, la production d’aluminium se contracte et l'arrivée de nouveaux pays producteurs concurrents (Australie, Canada, Russie) fait éclater le cartel qui ne contrôle plus son prix, lequel décline[24].

Isotopes

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Articles détaillés :Isotopes de l'aluminium etAluminium 26.

L'aluminium possède 22isotopes connus, avec desnombres de masse entre 21 et 42, ainsi que quatreisomères nucléaires. Seul27Al eststable, ce qui fait de l'aluminium unélément monoisotopique. De petites quantités duradioisotope26Al, dedemi-vie 0,717 Ma, existent dans la nature mais l'abondance de27Al est telle qu'on considère l'aluminium commemononucléidique ; on lui attribue unemasse atomique standard de 26,981 538 6(8) u. Tous les autres isotopes de l'aluminium ont des demi-vies inférieures à 7 min, et la plupart des demi-vies inférieures à la seconde.

Datation par l'aluminium 26

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Corps simple

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Propriétés physiques

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Raies d’émission.

L’aluminium a unedensité de 2,7 c'est-à-dire environ trois fois plus faible que celle de l’acier ou ducuivre.

L'aluminium pur estmalléable (le second parmi les métaux) etductile (le sixième parmi les métaux). Lesalliages d'aluminium pour corroyage et pourfonderie ont des propriétés mécaniques améliorées par rapport à l'aluminium pur, tout en restant facilement usinables et moulables.

Les produits en aluminium, lorsqu'ils ne sont pas traités en surface, ont un aspect visuel argent-gris. Cette coloration est en partie due à une mince couche d’oxyde (alumine) de cinq à dixnanomètres qui se forme spontanément et rapidement dans un milieu oxydant comme l’oxygène de l’air. Dans des conditions normales d’exposition chimique, cette couche protectrice limite les différentes formes de corrosion (corrosion par piqûres, filiforme, feuilletante, galvanique, corrosion sous contrainte[26]). Il est possible d’augmenter artificiellement l’épaisseur de cette couche d’oxydation — tout en donnant une teinte colorée — paranodisation, ou d'améliorer la résistance à la corrosion à l'aide d'autrestraitements de surface (e.g.thermolaquage[26]).

L’aluminium est un très bonconducteur électrique et thermique, contrairement à son oxyde qui est un excellentisolant. Il estparamagnétique et ne provoque pas d’étincelles.

L'aluminium esttransparent aux neutrons[27], et devient transparent aux rayonsultraviolets extrêmes lorsqu'il est bombardé par unlaser à électrons libres[28].

Propriétés chimiques

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En solution, l’aluminium se trouve le plus généralement sous la forme d’ions Al3+.Il s’oxyde lentement à froid et rapidement à chaud pour former l’alumine Al2O3.L’action des acides sur l’aluminium produit l’ion cité plus haut.

La réaction de l'aluminium avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (soude) produit de l’aluminate de sodium et de l'hydrogène gazeux, selon uneréaction exothermique d’équation :

2 Al + 2 (Na+, OH) + 6H2O ⟶ 2 (Na+, Al(OH)4) + 3H2.

Leshydroxydes d’aluminium s’obtiennent en général en précipitant une solution contenant des cations Al3+ à l’aide d’une base. Cette méthode permet de former selon les conditions deprécipitation différentesphases cristallographiques telles que labayérite, laboehmite, lagibbsite.

L’aluminium est aussi utilisé en tant queréducteur fort, notamment pour l’aluminothermie et enpyrotechnie dans lesfeux d'artifice, où il joue un rôle similaire au magnésium, à moindre coût et avec une puissance plus grande.

Propriétés biologiques

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Teneur de l'organisme humain en aluminium

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L'organisme d'un sujet contemporain de pays industriel contient de 30 à 50 mg d'aluminium selon l'ATSDR en 1999, ou 50 à 150 mg selon leRömpp Lexikon Chemie en 2013[29]. L'ATSDR en 1999 l'estimait surtout présent dans l’os (environ 50 %), le poumon (environ 25 %) et le foie (20 à 25 %), le reste étant partagé dans d'autres organes, dont lesystème nerveux central et larate. Une source plus récente l'estime présent à environ 50 % dans les tissus pulmonaires, 25 % dans les tissus mous et 25 % dans les os.Les taux tissulaires (dont dans le poumon et le cerveau) augmentent avec l'âge (environ 35 à 50 mg d'aluminium s'accumuleraient ainsi dans le corps durant la vie)[30],[31],[32].

Cependant, comme pour d'autres métaux toxiques, chez l'homme et chez d'autres espèces de mammifères testées, pour une même dose standardisée ingérée, les valeurs d'absorption corporelle de l'aluminium varient significativement selon les individus (selon l'âge, l'état des reins, et selon la génétiques qui influe sur le niveau d'absorption gastro-intestinale de l'aluminium).
Après ingestion, le pic dans le plasma peut varier du simple au triple selon l'individu[33],[34],[35],[36],[37].

Cinétique dans l'organisme humain et élimination

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Pour l'aluminium injecté

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Le traçage isotopique (isotope radioactif26Al) démontre que 24 heures après l’injection, 99 % de l’aluminium sanguin est passé dans la fraction plasmatique. Peu à peu, le taux intra-érythrocytaire augmente pour atteindre 14 %. L'aluminium se lie, dans le plasma, préférentiellement à latransferrine (80 %), et à l'albumine à hauteur de 10 %, les 10 % restants sont transportés par des protéines de bas poids moléculaire (LMW). L'Al-transferrine se dépose surtout dans larate et lefoie (riches en récepteurs-transferrine), pendant que l'Al-LMW se fixe dans l’os (qui ne contient pas de récepteurs-transferrine)[38].

Pour l'aluminium ingéré

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L'aluminium présent dans les aliments (10 à 40 mg par jour, voire plus) est de 99 à 99,9 normalement éliminé dans lesfèces, sans être absorbé dans le tractus gastro-intestinal. Mais ce taux varie selon le composé chimique, sa solubilité, le pH dubol alimentaire et la présence éventuelle d'agents complexants chélateurs (tels que l'acide citrique dujus de citron peuvent augmenter l'absorption à 2 à 3 %). On estime que 1 ‰ et 3 ‰ de l'aluminium provenant de la nourriture et de l'eau potable sont absorbés dans le tractus gastro-intestinal[39], et plus chez des personnes dont la perméabilité intestinale est anormalement élevée (Cf.maladie cœliaque)[40].

Chez une personne en bonne santé, 83 % de cet aluminium ayant traversé labarrière intestinale sera ensuite peu à peu éliminé, essentiellement via lesreins (un rein en bon état élimine de 3 à20 µg l−1 d'urine)[41],[42],[43],[44]. Deschélateurs (EDTA,déféroxamineetc.) accélèrent cette élimination.

Demi-vie dans l'organisme

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Lademi-vie dans l'organisme varie selon l'importance et la durée d’exposition et selon la durée de la redistribution de l’aluminium à partir des organes qui l'ont stocké. Elle peut durer plusieurs années.

Elle est triphasique : en phase 1, la moitié de l'aluminium est éliminé en quelques heures, en phase deux, 50 % de ce qui reste est éliminé en quelques semaines, et il faut habituellement plus d'un an pour éliminer la moitié du reste[45].

Dans le compartiment osseux

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Lesystème osseux est l'un des réceptacles de l'aluminium[40]. On peut l'y détecter en colorant la matrice osseuse non décalcifiée par l'azurine solochrome (colorant permettant la détection de l'aluminium atomique à des taux de 0,03 %[40].

L'« encéphalopathie aluminique » autrefois souvent associée à l'ostéomalacie[46],[47] chez les personnes dialysées pourinsuffisance rénale chronique a presque disparu après élimination de l'aluminium du dialysat, mais on retrouve parfois ensuite une partie de cet aluminium dans les os où il est associé à l'hydroxyapatite[40]. Il a aussi été associé à l'exostose, une tumeur osseuse bénigne fréquente[40].

Le taux d'aluminium augmente aussi dans l'os chez chez les personnes prenant régulièrement des médicaments anti-acides aluminiques et/ou ayant une perméabilité intestinale anormalement élevée (Cf.maladie cœliaque)[40].

Dans les cas d'hémochromatose et dedrépanocytose, l'aluminium est colocalisé avec le fer, pour une raison encore à préciser au milieu des années 2010[40].

La corrosion des implants prothétiques composés de titane grade V (TA6V est un alliage contenant 6 % d'aluminium et 4 % de vanadium) a également été observée dans une série de reprises de hanche ou de genou[40].

Dans le cerveau

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Des expériences indépendamment conduites aux États-Unis en Australie et en France ont montré que de l'Al radiomarqué est détecté dans le cerveau d'animaux de laboratoire quinze jours après qu'ils ont consommé une dose d'aluminium équivalente à celle consommée par des humains buvant un unique verre d'eau traitée à l'alun[48],[49],[50].

La demi-vie dans lesang est normalement d'environ huit heures, mais si la fonction rénale est altérée, cette durée s'allonge, avec un risque accru d'accumulation délétère dans le corps (cerveau et os en particulier, par ex chez les dialysés)[31].

Voies d'exposition à l'aluminium et à ses divers composés

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Les principales voies d'exposition sont lesboissons etdenrées alimentaires[51]. En particulier, les additifs alimentaires sont une source croissante d'exposition (chlorure d'aluminium,citrate d'aluminium,maltolate d'aluminium et autres complexes aluminium-acide alimentaire,phosphate d'aluminium,silicate d'aluminium,sulfate d'aluminium et autres espèces d'aluminium). Les additifs sont utilisés comme colorant de goûters et de desserts tels que croustilles de maïs, glaces, gâteaux, ou encore des bonbons et confitures[51]. On en retrouve dans l'enrobage de comprimés de vitamines et de médicaments et gélules para-médicales[51]. C'est aussi unanti-agglomérant ajouté ausel, aucacao en poudre ou aulait en poudre, ou encore un émulseur qui accroît la fondabilité desfromages, ou un agent levant despains,gâteaux et d'autres produits deboulangerie industrielle. Il épaissit des crèmes ou sauces et sert deliant desviandes dans lessaucisses et lacharcuterie. Il sert d'agent stabilisant, tampon, neutralisant, texturant et durcisseur pour les légumes marinés ou lesfruits confits[51]. Le fromage fondu de type pré-coupé, emballé individuellement en contient une quantité importante (jusqu'à 50 mg par tranche sont autorisés aux États-Unis et au Canada)[52], et de nouveaux produits alimentaires à base d'aluminium sont régulièrement mis sur le marché[51].

D'autres sources sont certains matériaux en contact avec les aliments, et diversproduits cosmétiques (en vente libre) et pharmaceutiques ou chirurgicaux[15]. L'aluminium est aussi absorbé par la peau, lors d'applications topiques à base d'aluminium (dont via desécrans solaires et desdéodorants, y compris à base d'alun)[51]. Il est enfin injecté dans lemuscle dans le cas de nombreux vaccins injectables (àadjuvant vaccinal aluminique)[15].

Les employés de l'industrie de l'aluminium (fonderie en particulier), de l'impression et de l'automobile y sont en outre professionnellement exposés[53].

Les usines de potabilisation d'eaux de surface et les stations d'épuration utilisent dusulfate d'alumine commefloculant etclarifiant[54],[51]. Une directive européenne[55] a fixé un seuil de précaution de200 µg/l à ne pas dépasser dans l'eau du robinet et les eaux de consommation[54]. En France en 2007, ce seuil était respecté dans plus de 97 % de381 contrôles. Dans ce pays selon l'AFSSA,« la part de l'exposition à l'aluminium par l'eau de boisson constitue probablement moins de 5 % des apports quotidiens d'aluminium par voie alimentaire de la population »[56].« Pour les eaux de dialyse, la limite de qualité fixée par la pharmacopée européenne et par la pharmacopée française est de30 µg/l »[54].

Biodisponibilité pour l'organisme humain

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Sabiodisponibilité et son taux d'absorption intestinale dépendent de divers facteurs :

Écotoxicologie

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Phytotoxicité

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Dans le monde, environ 50 % desterres arables sont naturellement acides et plus ou moins riches en aluminium natif (latérite, argiles, etc.). Quand lepH est inférieur à 5,0, l'aluminium devient biodisponible pour les plantes : leursracines absorbent alors des ions Al3+phytotoxiques (hormis pour des espèces tolérante à l'aluminium) et à partir de 4,5, il commence à être mobile et biodisponible. L'aluminium perturbe le fonctionnement de nombreuses enzymes et protéines végétales, allant jusqu'à empoisonner la plante, par des mécanismes encore mal compris.

Dans les années 1960-1970 le phénomène depluies acides a aggravé cette situation, dont en suracidifiant les eaux de surface et leslacs (d'Europe du nord notamment), provoquant la dissolution et la destruction d'un plus grand nombre d'ions Al3+, affectant les plantes aquatiques et palustres. EnSuède[68] etNorvège[69], ce lien a été scientifiquement établi dès lesannées 1970. L'acide sulfurique (alors principalement issu de la combustion de charbons et fuels nondésoufrés) en se combinant avec le soufre produisait de l'hydroxysulfate d'aluminium phytotoxique[68] selon la réaction suivante :

Al(OH)3 +H2SO4 ⟶ Al(OH)SO4 + 2H2O.

Dans ces contextes l'aluminium est un« facteur limitant majeur de la productivité des plantes dans les sols acides »[70]. Dans la cellule végétale, il interagit négativement aussi avec l'adénosine triphosphate (ATP) synthase, de même qu'avec des protéines liées à laparoi cellulaire ; et laglutathion S-transférase (GST6) et la glutathion S-transférase tau 19 (ATGSTU19) peuvent contribuer cette phytotoxicité.

L'antidote est un apport de calcium exogène. Dès que le pH remonte au-dessus de 5,0 l'aluminium se lie à la surface des silicates (sous forme de cation hydroxy polymère). Dans la plante, le calcium atténue en outre l'inhibition de la croissance végétale induite par l'Al et il diminue l'accumulation du métal dans la plante, via un processus lié à desprotéines impliquées dans le cycle de l'acide tricarboxylique (dit TCA)[70]

Des variétés plus tolérantes à l'aluminium ont été sélectionnées par les agriculteurs traditionnels, et on a récemment produit des plantes transgéniques (ex. :Arabidopsis) rendues plus tolérantes à l'aluminium[71],[72],[73],[74].

Toxicologie

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Dans lesannées 1980, chercheurs et médecins s'inquiètent d'un manque de prise en compte durisque sanitaire induit par l'introduction de diverses formes de l'aluminium par l'Homme dans notre environnement[75],[76], notamment dans les groupes vulnérables tels que les enfants[77], lespersonnes âgées et les personnes atteintes d'une néphropathie[78], un problème notamment vulgarisé par le filmAluminium, notre poison quotidien réalisé en 2011 par la réalisatrice française Valérie Rouvière et d'abord diffusé parFrance 5 le[79],[80],[81].

Ce métal est en effet, depuis lesannées 1990, confirmé comme étantneurotoxique[51],[82].

Il est aussireprotoxique (facteur dedélétion de la spermatogenèse : il a été scientifiquement démontré que l’exposition à l’aluminium est source d'une chute drastique des taux sanguins de FSH, de LH et de testostérone, du nombre de spermatozoïdes et d’une dégradation qualitative du sperme[83]. L'apoptose (induite par la régulation à la hausse de lacaspase 3 et la régulation à la baisse de la protéineBcl2) joue un rôle clé dans latoxicité testiculaire de ce métal, qui semble dégrader labioénergétique mitochondriale par la production deradicaux libres qu'il génère[83].

Mécanismes de toxicité

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L'ion aluminium Al3+ est un pro-oxydant assez réactif :

  • il induit des dommages oxydatifs seul (ou ensynergie avec le fer, en créant des dommages peroxydants et unstress oxydatif, à la suite de l'augmentation du peroxyde intracellulaire[84]) ;
  • il se combine à l'ionsuperoxyde en générant du superoxyde d'aluminium, une espèce plus réactive que le radical superoxyde[84] ;
  • il stabilise l'ion ferreux (Fe2+), empêchant son oxydation en Fe3+[85], or Fe2+ induit uneréaction de Fenton trèscytotoxique[84] ;
  • il interfère négativement avec l'électrophysiologie cérébrale[86] ;
  • On sait que chez les ions de métaux toxiques, la similitude de taille est plus importante que la similitude de charge pour expliquer les mécanismes de substitution[87]. Or Al3+ est un petit ion à charge fixe élevée, dont la taille (Cf.rayon ionique efficace) permet qu'il se substitue au fer ferrique (Fe3+) et au magnésium (Mg2+), par exemple dans les enzymes et les protéines structurales qui intègrent des métaux essentiels tels que le magnésium (Mg2+) et le fer ferrique (Fe3+)[87].
    On a ainsi montré que la substitution par Al3+ du Mg2+ dans lesATPases et d'autres des trois cents protéines dépendantes du Mg2+ modifie leur activité[88],[89],[90].
    Ceci explique que dans le système circulatoire c'est une protéine de transport du fer qui transporte aussi 80 à 90 % d'aluminium plasmatique (le reste circulant sous une forme liée à l'albumine plasmatique, ou à des molécules de faible poids moléculaire tels que lescitrates[91].
    Tant qu'il est lié à ces protéines, Al3+ n'est plus filtré par le rein. De plus latransferrine l'aide à traverser labarrière hémato-encéphalique et à pénétrer les cellules dotées de récepteurs à cette protéine[92]. C'est ainsi que l'Al3+ perturbe le métabolisme intracellulaire dufer et dumagnésium dans le cerveau[93],[94] ;
  • Al3+ dégrade aussi le métabolisme du calcium (Ca2+) en interférant négativement avec les voies de signalisation du Ca2+, en bloquant les canaux du Ca2+. Et il entre en rivalité avec ce cation pour les petits ligant tels que les phosphates[95] ;
  • son rapport charge/taille presque maximal implique que l'Al3+ se dissocie des ligands cellulaires 104 fois moins vite que Mg2+ et 108 fois moins vite que Ca2+[87] ;
  • l'aluminium alkylé catalyse des polymérisation (à pression et température ambiante)[96], en produisant par exemple dupolyéthylène à partir d'éthylène, comme l'a montréKarl Ziegler (récompensé par un prix Nobel de chimie en 1963), ce qui fait évoquer un rôle possible Dans la Maladie d'Alzheimer, où l'aluminium intracellulaire se lie aux peptides-tau et amyloïde (A) qui polymérisent pour former des filaments hélicoïdaux appariés à chaîne droite (PHF) et des filaments A, respectivement. Toutefois, les polyadditions étudiées par Ziegler sont très distinctes de la formation des liaisons peptides rencontrées dans les protéines, si bien qu'il reste, selon Walton (2014),« à déterminer si l'aluminium catalyse également la polymérisation dans les systèmes biologiques »[51].

Conséquences chez l'Humain

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Une accumulation trop élevée d’aluminium dans l’organisme (et il tend à s'accumuler dans le cerveau avec l'âge) peut jouer un rôle dans divers maux comme :

  • certainesencéphalopathie, dont l'« encéphalopathie des dialysés » (ou « démence des dialysés »)[97] observée dès 1972, qui a pu être attribuée en 1978 à l'aluminium contenu dans le dialysat (qui s'ajoute à un apport oral d'hydroxyde d'aluminium visant à contrôler l'hyperphosphorémie du patient)[98]. La réglementation européenne impose maintenant aux centres dedialyse de mieux contrôler l'exposition des dialysés à l'aluminium, ce qui s'est traduit par une diminution de leurs taux sériques moyens, avec une diminution de61,8 ± 47,5 μg·l-1 en 1988 à25,78 ± 22,2 μg·l-1 en 1996[98],[99]. L'une de complications au niveau du système nerveux central peut être lamyofasciite à macrophages[100] ;
  • l’épilepsie[101], y compris (chez le chat en laboratoire) via une exposition externe (telle qu'une crème riche en aluminium)[102] ;
  • des troubles demémoire[103] et de l'apprentissage (selon lemodèle animal[65]) ;
  • lepsoriasis[réf. nécessaire] ;
  • les insuffisances hépatorénales chroniques ; le foie de rats nourris 1 mois avec des aliments contenant chaque jour 34 ou 50 mg dechlorure d'alumine (AlCl3) par kg de poids corporel présentent des altérations (« dommages pathologiques graves tels que : dilatation sinusoïdale, congestion de laVeine centrolobulaire, accumulation de lipides et infiltration lymphocytaire ») et une augmentation significative des MNHEP, de laphosphatase alcaline, destransaminases (AST et ALT) et de lalactate déshydrogénase (LDH)[104]. Selon cette étude lapropolis peut« antagoniser » la toxicité d'AlCl3[104] ;
  • l’anémie (en interférant avec le métabolisme du fer)[105] ;
  • l’ostéomalacie (os cassants ou mous)[47],[105] ;
  • des troubles du métabolisme du glucose dans le cerveau[106] ;
  • l'intolérance auglucose[réf. nécessaire] ;
  • certaines pathologies cardiaques. Selon Novaeset al. (2018), l'aluminium bioaccumulé dans l'organisme estcardiotoxique ; avec des lésions cardiaques dose-dépendantes)[107]. Chez lerat l'exposition chronique à l'aluminium peut notamment induire unemyocardite, unefibrose du cœur et un dépôt de glycoconjugués. L'aluminium induit un déséquilibre microminéral intense ainsi qu'une oxydation de l'ADN génomique, au sein du tissu cardiaque, de même qu'une dégénérescence étendue desorganites dans lescardiomyocytes[107]. Ces anomalies (structurelles et ultrastructurales) du tissu cardiaque entraînant une large perte deparenchyme (qui induit en réaction une expansion stromale compensatoire), un infiltrat inflammatoire diffus, un dépôt anormal de glycoconjugué et decollagène, une subversion et un effondrement du réseau de collagène, des signes de vascularisation réduite du cœur, un gonflement mitochondrial, une désorganisation dessarcomères, une dissociation des myofilaments et une fragmentation dans lescardiomyocytes[107]. Ce remodelage pathologique continu du cœur exposé chroniquement à l'aluminium pourrait être associé à des effets pro-inflammatoires et pro-oxydants induits par ce métal, selon des mécanismes encore à préciser[107] mais pouvant conduire à l'arrêt cardiaque.

Ce métal commun était depuis plusieurs décennies soupçonné de jouer un rôle dans lamaladie d'Alzheimer pour les patients soumis à une exposition chronique à ce métal[51],[108]. Après 40 ans de recherche, en 2018, il n'y a pas de preuve d'association entre la maladie et ce métal[109],[110].

Effets toxiques dans la vie courante

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Alimentation

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Les apports quotidiens en aluminium varient considérablement selon l'âge et le type et la quantité d'aliments ingérés.La FDA a estimé qu'au début duXXIe siècle, un humain en ingère de 2 à 14 mg par jour (selon l'âge, le sexe et le type de régime alimentaire). À titre d'exemple, selon des estimations récentes :

On sait au moins depuis les années 1990 que la cuisson d'aliments acides en contact avec une feuille d'aluminium (en papillote…) ou le contact demarinades ou sauces acides (sauce tomate par ex.) avec ces feuilles est l'une des principales sources de contamination de nos aliments en aluminium[119],[120],[121],[122],[78].

L'aluminium est aussi abondamment utilisé comme additif et colorant (colorant alimentaire), son numéroSIN estE173[123],[124].

Respiratoire

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L'aluminium n'est pas classé comme substance cancerigène par leCIRC. Cependant, La production d'aluminium est classée comme cancérigène du groupe 1 (cancérigène avéré pour l'Homme) (c'est-à-dire pour les travailleurs réalisant la production d'aluminium et exposés à des fortes doses de manière chronique)[125].

Cosmétiques

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On dénombre plus de vingt-cinq substances composées d'aluminium susceptibles d'être présentes dans des produits cosmétiques, notamment dans lesdéodorants (sous forme de sels d'aluminium). Parmi celles-ci, lechlorohydrate d’aluminium est l’une des plus utilisées pour ses propriétés antitranspirantes[105].

Rapport d'expertise de l'Afssaps (2011)
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Un rapport de l'Afssaps publié en 2011 souligne le manque de données pertinentes quant au risque que représente l’absorption cutanée de l’aluminium contenu dans les produits cosmétiques. Il déplore la « qualité insuffisante des études publiées » et le fait que celles-ci ne répondent pas aux exigences actuelles[105]. Un autre rapport de laCommission européenne datant de 2014 va également dans de sens[126].

Cependant, sur la base de données chez l'Homme, le rapport de l'Afssaps détermine à 1,2 % la concentration maximale en aluminium ne présentant pas de risque osseux ou neurotoxique, pour une application quotidienne à long terme de produit cosmétique[105].

Il ajoute que lesdonnées épidémiologiques ne permettent pas d'établir un lien concluant entre exposition cutanée et orale à l'aluminium et l'apparition d'uncancer[105].

L'Afssaps recommande finalement :

  • aux producteurs de cosmétiques, de limiter la concentration d'aluminium dans les produits déodorants et anti-transpiration à 0,6 % (la limite légale, concernant uniquement lechlorhydrate d'aluminium et lezirconium anhydre, est de 20 %)[105] ;
  • aux consommateurs, d'éviter par précaution d'utiliser des cosmétiques contenant de l'aluminium sur des peaux lésées ou irritées (par exemple après le rasage, ou toute autre lésion cutanée de type micro-coupures). Le rapport préconise également que cette recommandation figure sur les conditionnements des produits concernés[105].
Dosage dans les emballages et substrats destinés au contact alimentaire
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Pour ces produits, notamment quand ils sont destinés aucontact alimentaire, le BFR allemand a récemment (mai 2021) proposé une méthode d'analyse de l'extrait à l'eau ultrapure (froide ou chaude, dans des récipients de verre préalablement plusieurs fois nettoyés à l'acide nitrique et plusieurs fois bien rincés à l'eau ultra pure) de résidus d'aluminium pour ces sources possible de contamination de l'alimentation ou de la peau humaine ; le BRF a aussi publié des conseils pour le traitement ultérieur des échantillons et demande que les produits analysés soient« utilisés en totalité ou dans une proportion représentative »[127].

Autres études
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Une étude parue en dans larevue scientifiqueJournal of Applied Toxicology publiant des articles de recherches originales concernant latoxicologie montrein vitro les effets néfastes des sels d’aluminium (chlorhydrate d’aluminium etchlorure d'aluminium) sur lescellules épithélialesmammaires humaines[128].

Vaccins et dispositifs médicaux

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Des cas particuliers sont certains adjuvants devaccins, et l’eau pour la dilution des concentrés pourhémodialyse, lorsqu’elle provient d’une station de production inefficace, ainsi que les poches denutrition parentérale. Dans ces derniers cas, l'aluminium est directement injecté dans le système sanguin ou dans le muscle (autrefois la vaccination pouvait être sous-cutanée, mais elle est devenue intramusculaire)[129].

La campagne massive de vaccination à la suite de lagrippe A (H1N1) de 2009-2010 a relancé la polémique sur les risques de santé liés à cet élément, car 47 % des vaccins commercialisés contiennent commeadjuvant de l'aluminium[130].

En 2004, après uneétude épidémiologique, le Conseil de l'AFSSAPS[131] conclut qu'en l'état actuel des connaissances, aucun syndrome clinique spécifique n'est retrouvé associé à la vaccination avec des vaccins contenant des adjuvants aluminiques.

En 2013, selon un rapport « Aluminium et vaccins » du Haut Conseil de la santé publique (HCSP), les données scientifiques disponibles ne permettent pas de remettre en cause la sécurité des vaccins contenant de l’aluminium. Le HCSP met en garde contre« les conséquences, en matière de réapparition de maladies infectieuses, […] résultant d’une remise en cause des vaccins contenant de l’aluminium en l’absence de justification scientifique[132] ».

En 2016, l'Académie de pharmacie a produit un rapport sur lesadjuvants aluminiques de vaccins. Elle constate aussi que le lien de cause à effet entre la présence persistante de l'aluminium au niveau du site d'injection du vaccin et son incorporation du métal dans les macrophages, et laMFM, n'est pas démontré[133].

Lors de certaines opérations chirurgicales ou médicales, des appareils réchauffent des fluides ou du sang à perfuser aux patients. Certains matériels (par exemple en 2019 : le système enFlow IV, fabriqué par Vyaire Medical) utilisent des plaques d'aluminium non revêtues ; ce type d'appareil n'est à utiliser« que si aucune alternative n'est disponible en raison du risque de toxicité de l'aluminium », a averti l'agence britannique des dispositifs médicaux ; ces plaques libèrent en effet dans lessolutions d'électrolyte équilibrées qui entrent en contact avec les produits biologiques à des taux d'aluminium potentiellement nocifs pour le patient[134].

The Keele Meetings on Aluminium

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En 1992, le Birchall Centre[135] de l'université de Keele (Newcastle-under-Lyme,Angleterre) instaure un groupe de recherche sur la chimie bioinorganique de l'aluminium et dusilicium (Bioinorganic chemistry of aluminium and silicon research) qui étudie les effets de l'aluminium sur la santé humaine. À partir de 2005, un colloque annuel, leKeele meeting, se tient dans diverses universités pour faire le point sur les recherches en cours, par exemple àLille (France) pour le10e anniversaire de ces colloques[136]. Le dernier se tient en 2019 àMérida (Mexique)[137]. Le groupe de recherche est dissous en 2021[138].

État des connaissances toxicologiques

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Alliages remarquables et utilisations

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Article connexe :Désignation des métaux et alliages#Aluminium et alliages d'aluminium.
Une des premières statues coulées en aluminium (1893),L’Ange de la charité chrétienne souvent appeléEros trônant sur leShaftesbury Memorial situé àPiccadilly Circus, àLondres.

En tonnage et en valeur, l’aluminium est le métal le plus utilisé après lefer, grâce à sa légèreté et sa bonne conductivité électrique et thermique. L’aluminium pur est mou et fragile et donc facilement déformable, mais avec des petites quantités decuivre,magnésium,manganèse,silicium et d’autres éléments, il peut former desalliages aux propriétés variées. On distingue deux grandes catégories : lesalliages d'aluminium pour corroyage et lesalliages d'aluminium de fonderie.

Parmi les secteurs utilisant l’aluminium métal, on peut citer :

Production

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Gisements

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L’aluminium est le troisième élément le plus abondant dans lacroûte terrestre (8 % de la masse) après l’oxygène et lesilicium[154]. Il se trouve dans la plupart des roches classiques sous forme d'oxyde[note 3], et non sous forme métallique[154]. Le principal minerai de l'aluminium est labauxite, qui contient environ 52 % d'alumine[154].

Extraction

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Production mondiale d’aluminium.
Production mondiale d’aluminium primaire[155].
Articles détaillés :Extraction de l'alumine,Production de l'aluminium par électrolyse etListe de producteurs d'aluminium.

La première étape consiste à extraire l'alumine (Al2O3) d'un minerai (habituellement labauxite) selon leprocédé Bayer ou leprocédé Orbite. Dans le cas du procédé Bayer, la bauxite est traitée par une solution desoude.

On obtient un précipité de Al(OH)3 qui donne de l’alumine par chauffage.

L’aluminium est extrait parélectrolyse : l’alumine est introduite dans des cuves d’électrolyse avec des additifs comme lacryolithe (Na3AlF6), le fluorure de calcium (CaF2), le fluorure de lithium et d’aluminium (Li3AlF6) et le fluorure d’aluminium (AlF3) afin d’abaisser le point de fusion de2 040 °C à960 °C.

La production d’une tonne d’aluminium nécessite de quatre à cinq tonnes de bauxite. Elle nécessite entre 13 000 et 17 000 kWh (entre 47 et 61 GJ). Lors de l’électrolyse, sont émis des gaz tels que dudioxyde de carbone (CO2), dumonoxyde de carbone (CO), deshydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), et desfluorures gazeux. Dans les meilleures usines, le CO et les HAP sont brûlés ou recyclés comme source de carbone, et les fluorures sont retournés dans le bain d’électrolyse.

Statistiques de production

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Production d’aluminium primaire en milliers de tonnes[156]
AnnéeAfriqueAmérique
du Nord
Amérique
latine
Asie
hors Chine
ChineEurope
Ouest et Est
DiversTotal mondial

moins la Chine

Total

mondial

19732495 0392291 439ND2 7572 30412 017
19804375 7268211 567ND3 5953 24415 390
19906025 6171 7901 118ND3 5616 82619 514
20001 1786 0412 1672 2212 794

(11,3 %)

7 4902 76621 863

(88,7 %)

24 657
20051 7535 3822 3913 1397 806

(24,5 %)

8 5462 88824 099

(75,5 %)

31 905
20101 7424 6892 3052 50017 331

(40,9 %)

8 0535 73325 022

(59,1 %)

42 353
201427 517

(51,9 %)

25 523

(48,1 %)

53 040
20151 6874 4691 3253 00131 672

(54,7 %)

7 5748 16226 218

(45,3 %)

57 890
201631 873

(54,2 %)

26 927

(45,8 %)

58 800
201732 600

(54,3 %)

27 400

(45,7 %)

60 000
201836 485

(56,7 %)

27 851

(43,3 %)

64 336

À la production primaire, il faut ajouter la production secondaire à partir de déchets recyclés (7,6 Mt en 2005).

Production d'aluminium primaire des principaux pays en 2014, en milliers de tonnes[157]

PaysProduction% mondial
1Drapeau de la République populaire de ChineChine27 51751,9
2Drapeau de la RussieRussie3 4886,6
3Drapeau du CanadaCanada2 8585,4
4Drapeau des Émirats arabes unisÉmirats arabes unis2 2964,3
5Drapeau de l'IndeInde1 7673,3
6Drapeau des États-UnisÉtats-Unis1 7103,2
7Drapeau de l'AustralieAustralie1 7043,2
8Drapeau de la NorvègeNorvège1 1952,3
9Drapeau du BrésilBrésil9621,8
10Drapeau de BahreïnBahreïn9131,7
11Drapeau de l'IslandeIslande7491,4
12Drapeau d'Afrique du SudAfrique du Sud7451,4
13Drapeau de l'Arabie saouditeArabie saoudite6651,3
14Drapeau du QatarQatar6121,2
15Drapeau du MozambiqueMozambique5671,1
Total monde53 040100

D'aprèsmineralinfo.fr[158]

En 2022, la production d'aluminium primaire est arrêtée dans certaines usines européennes, notamment en Slovaquie, en raison de l'augmentation du coût de l'énergie[159].

Recyclage

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Article détaillé :recyclage de l'aluminium.

L’aluminium a une excellenterecyclabilité. Il nécessite 95 % d’énergie en moins, et 1 tonne d’aluminium recyclé permet d’économiser 4 tonnes de bauxite (l’électrolyse de séparation réclame en effet beaucoup d’énergie). L’aluminium est quasiment recyclable à l’infini sans perdre ses qualités, mais à une condition, ne pas fondre dans un même bain des alliages de composition différente. Les producteurs refusent souvent une partie significative de l’aluminium de collecte dans lesdéchets ménagers.

Il y a donc une certaine spécialisation des alliages en fonction des domaines d’application. Le recyclage de l’aluminium a commencé à être pratiqué dans lesannées 1900 et a régulièrement progressé : dans la consommation d’aluminium en Europe, la part d’origine recyclage est passée de 50 % en 1980 à plus de 70 % en 2000. Il existe différentes filières industrielles de récupération de l’aluminium.
Après laSeconde Guerre mondiale, une pénurie et les besoins de la reconstruction ont conduit à refondre des alliages d’aluminium pour en faire des pièces n’exigeant pas de caractéristiques mécaniques précises, et en particulier des ustensiles de cuisine. La composition des alliages obtenus n’était pas appréciée des fondeurs qui les qualifiaient de « cochonium ». Les casseroles et couverts ainsi réalisées se piquaient rapidement (corrosion par piqûre), sous l’effet de l’acidité de certains aliments.

Recyclage en France

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En France, l’aluminium des décharges, des déchets industriels et assimilés est récupéré et broyé puis refondu par des affineurs d’aluminium pour produire l’« aluminium de seconde fusion ». Ce dernier est essentiellement utilisé pour fabriquer des pièces de fonderie pour l’automobile (blocs moteur, culasses, pistons, etc.). L’aluminium « ménager » est récupéré avec lesemballages dans le cadre dutri sélectif. Dans les centres de tri (en France et dans le monde), l’aluminium est trié manuellement ou plus couramment grâce à des machines de tri parcourants de Foucault inventées en 1984 par le thermodynamicien Hubert Juillet[160],[161],[162].

En 2009, en France, 32 % des emballages en aluminium ont été recyclés. Les petites canettes métalliques, les canettes écrasées, les feuilles d’aluminium froissées, les capsules de café, etc. étaient rejetées par le processus de tri du fait de leur taille, de même que le papier aluminium et divers composés contenant de l’aluminium (environ 50 000 t/an, rien que pour la France).

Afin d'améliorer le recyclage de ces emballages en aluminium, des industriels ont créé le Club de l’emballage léger en aluminium et en acier (CELAA)[163]. Ce dernier a réalisé des expérimentations dans quatre départements (Hauts-de-Seine, Var, Alpes-Maritimes et Lot) qui ont démontré qu'il était tout à fait possible de recycler des produits tels que les capsules de machines à café, les feuilles d’aluminium, les bouchons et couvercles. Les résultats obtenus montrent qu'on peut ainsi aller jusqu'à doubler les taux de recyclage de l'aluminium et augmenter le recyclage de l'acier de 10 %.

À la suite de ces expérimentations a été créé, en partenariat avecEco-Emballages et l'Association des Maires de France, le projet Métal qui vise à améliorer le recyclage des emballages métalliques en fournissant des outils techniques et financiers aux centres de tri[164]. L'entrepriseNespresso accompagne ce projet avec la création du Fonds de dotation pour le recyclage des petits emballages métalliques qui apporte des soutiens financiers complémentaires pour recycler ces petits emballages. Plus de cinq cents collectivités et trois millions d'habitants participent d'ores et déjà à ce projet et peuvent ainsi recycler l'ensemble de leurs emballages métalliques. Depuis 2015, les centres de recyclage équipés peuvent recycler les canettes[165].

Autres pays

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Danscertains pays en voie de développement[Lesquels ?], le recyclage non contrôlé de matières à base d’aluminium conduit encore de nos jours à réaliser des ustensiles alimentaires avec des teneurs en éléments nocifs (nickel,cuivreetc.). Néanmoins, le recyclage des alliages d’aluminium, effectué sérieusement, avec un contrôle précis de la composition, donne d’excellents résultats[166].

Le recyclage de l’aluminium est une opportunité socio-économique, notamment celles des pays en voie de développement[167].

Les cinq premiers producteurs mondiaux

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Au début des années 1980, les cinq premiersproducteurs d'aluminium étaient :Alcoa,Alcan,Kaiser Steel,Reynolds,Alusuisse etPechiney.

En 2006, les principaux producteurs d'aluminium primaire dans le monde sont :Rio Tinto,Rusal,Alcoa,Norsk Hydro etChalco[168].

Prix

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Au, latonne d'aluminium s'échange auLondon Metal Exchange (LME) à1 465USD, soit 1 345 €, d'où un prix au kilogramme de 1,35 [169]. Au, la tonne d'aluminium échange à un sommet de 3 405 USD, soit 3,08 €/kg[réf. nécessaire]. En octobre 2025, il s'échange à 2400/2500 USD la tonne.

Dangers liés à la production d'aluminium

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Pollutions dues au processus de production

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Trois types de pollutions directes sont engendrées par la production de l’aluminium[170] :

  • une pollution par les rejets de production d'alumine à partir de labauxite, ditesboues rouges stockées dans des aires protégées par des digues ; ces boues sont caustiques (soude) et contiennent divers métaux ;
  • une pollutionfluorée lors de la transformation de l’alumine en aluminium ;
  • des rejets gazeux au-dessus des cuves d’électrolyse, qui doivent être captés.

La production d'aluminium aussi nécessite de grandes quantités d’électricité (deux fois plus que pour la production d'acier), produite souvent par descentrales polluantes. En Islande cette énergie est produite par lagéothermie, mais le minerai doit être transporté car l'Islande ne possède pas de gisement de bauxite.

Alcoa etRio Tinto ont annoncé le avoir mis au point, avec le soutien des autorités canadiennes et québécoises ainsi que d'Apple, un nouveau procédé « zéro émission » pour la production d'aluminium, qu'ils comptent utiliser à partir de 2024 dans une nouvelle usine au Québec ; alors que le procédé d'électrolyse classique utilise des électrodes à base de carbone, provoquant les émissions de gaz à effet de serre, les deux partenaires ont remplacé ce carbone par de nouveaux matériaux brevetés par Alcoa, dont le seul sous-produit est de l'oxygène pur ; pour développer ce nouveau procédé, ils ont créé une coentreprise baptisée « Elysis ». Selon leurs calculs, cette technologie permettrait d'éliminer 6,5 millions de tonnes de gaz à effet de serre si elle était implantée dans toutes les usines d'aluminium du Canada, soit l'équivalent de 1,8 million de voitures sur la route. Les émissions de CO2 lors de la production d'électricité subsisteront, mais au Canada la majeure partie est issue de l'hydroélectricité[171],[172].

Incidents graves liés à l'industrie de l'aluminium

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Article détaillé :Accident de l'usine d'aluminium d'Ajka.

Le, un réservoir de l’usine de production de bauxite-aluminium, Ajkai Timfoldgyar Zrt, située àAjka, à160 kilomètres deBudapest, s’est rompu déversant entre 600 000 et 700 000 m3 deboue rouge toxique composée d’éléments nocifs et très corrosifs qui ont inondé trois villages dans un rayon de 40 km2 avant d’atteindre leDanube, menaçant l’écosystème du grand fleuve avec un taux alcalin légèrement au-dessus de la normale[173],[174],[175].

Le bilan des pertes humaines s’élève à 9 morts et plus de 150 blessés, l’écosystème à proximité de l’usine a été entièrement détruit, la marée rouge a emporté avec elle le bétail et les animaux de fermes, des milliers de poissons ont péri. Le gouvernement hongrois a décrété l’état d’urgence[176]. La région demeure sous le risque d’une deuxième inondation semblable après que plusieurs fissures ont été remarquées sur le réservoir nord menaçant de déverser 500 000 mètres cubes de boue rouge de plus[177],[178].

Notes et références

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Notes

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  1. En fait il est recouvert d'une mince couche d'oxyde d'aluminium très dur, et stable (cf.Propriétés physiques) qui le protège.
  2. De l'aluminium natif a néanmoins été identifié en plusieurs endroits, notamment dans dessédiments enmer de Chine méridionale[12].
  3. Photo d’un fragment naturel de roche contenant de l’aluminium

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Voir aussi

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Articles connexes

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Toxicologie

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Métallurgie extractive de l'aluminium

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Alliages d'aluminium

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Transformation de l'aluminium

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