fr.wedoany.com Rapport : Un récent dossier de brevet publié par Apple révèle que l'entreprise a mis au point un procédé électrochimique capable de récupérer de l'aluminium de haute pureté à partir d'alliages d'aluminium usagés, à des températures aussi basses que 125 °C, les matières premières incluant les copeaux métalliques issus de l'usinage CNC.

Cette technologie combine un électrolyte fondu à base de chlorure d'aluminium (AlCl₃) avec un procédé d'affinage électrochimique (électroraffinage) pour séparer et purifier l'aluminium à partir d'alliages d'aluminium usagés. Par rapport aux procédés traditionnels de purification de l'aluminium, la température de fonctionnement de cette solution est considérablement réduite, pouvant fonctionner en dessous de 200 °C, 150 °C, voire 125 °C, et certaines variantes peuvent abaisser encore davantage la température.

Apple souligne que les procédés actuels de recyclage de l'aluminium sont souvent confrontés à des problèmes tels qu'une consommation énergétique élevée et des investissements importants en équipements. Bien que le procédé Hoopes traditionnel permette d'obtenir de l'aluminium de haute pureté, son coût global est élevé, tandis que des méthodes comme la solidification fractionnée peinent à éliminer efficacement des éléments couramment présents dans les alliages d'aluminium, tels que le manganèse et le chrome. Par conséquent, les déchets d'alliages d'aluminium provenant de différentes sources ne peuvent souvent être retraités que pour obtenir des alliages génériques de moindre valeur.

Dans la solution proposée par Apple, la méthode principale consiste à utiliser les déchets d'alliages d'aluminium comme anode et de l'aluminium pur comme cathode, tous deux placés dans une cellule électrochimique contenant un électrolyte fondu à base de chlorure d'aluminium. Lorsque le courant est appliqué, l'aluminium présent dans les déchets est oxydé en ions aluminium qui entrent dans le sel fondu, puis se réduisent et se déposent sur la cathode sous forme d'aluminium pur, tandis que les impuretés telles que le cuivre, le fer, le silicium, le manganèse et le chrome restent principalement du côté de l'anode. Étant donné que cette solution ne repose plus sur la différence de densité des couches d'aluminium fondu traditionnelles, les matières premières d'aluminium usagé peuvent prendre diverses formes, notamment des feuilles d'aluminium, des plaques d'aluminium, des lingots d'aluminium et des copeaux d'usinage CNC compressés.

Cette solution offre une grande flexibilité opérationnelle. Le processus d'électrolyse ne nécessite pas de fonctionner en continu jusqu'à son terme ; il peut être interrompu ou redémarré en fonction de la disponibilité de l'énergie. La réaction s'arrête lorsque la tension est coupée et reprend lorsque l'alimentation est rétablie, ce qui signifie que les usines peuvent ajuster leur rythme de production en fonction des fluctuations des prix de l'électricité ou de la disponibilité des énergies renouvelables.

En ce qui concerne la conception de l'électrolyte, Apple utilise le chlorure d'aluminium comme matériau de base et peut ajouter des additifs tels que le chlorure de sodium, le chlorure de potassium ou le chlorure de magnésium pour abaisser davantage le point de fusion du mélange de sels fondus, tout en réduisant la formation de structures dendritiques à la surface des électrodes. Le dossier de brevet décrit également des conceptions adaptées à une expansion industrielle : le système peut utiliser une structure où plusieurs anodes en aluminium usagé et plusieurs cathodes en aluminium pur sont disposées en alternance pour augmenter la capacité de traitement. À mesure que le matériau de l'anode se consume et que l'aluminium pur se dépose sur la cathode, les électrodes concernées peuvent être remplacées tout en maintenant l'étanchéité du système. En raison de la pression de vapeur élevée du chlorure d'aluminium, Apple propose de faire fonctionner l'ensemble du système d'électrolyse en circuit fermé afin de réduire les pertes par évaporation de l'électrolyte, certaines variantes pouvant même fonctionner à une pression inférieure à la pression atmosphérique standard.

Contrairement à la méthode traditionnelle de cristallisation fractionnée, qui est énergivore, ce procédé d'Apple permet d'éliminer plus efficacement des éléments couramment présents dans les alliages d'aluminium, tels que le cuivre, le zinc, le magnésium, le silicium, le fer, le titane, le chrome, le lithium, le zirconium et le manganèse, ces éléments étant les principaux obstacles au recyclage de l'aluminium usagé dans les produits électroniques haut de gamme. Apple souligne que différents alliages d'aluminium ajoutent divers éléments pour répondre aux exigences de résistance, de résistance à la corrosion et d'apparence, et que, une fois mélangés lors de la fabrication ou de la mise au rebut, il devient difficile de les séparer économiquement pour les reconvertir en alliages de grande valeur, ce qui conduit souvent à une dégradation vers le marché des pièces moulées sous pression de faible valeur.

Pour Apple, l'importance de cette technologie réside dans le fait que son propre écosystème de fabrication génère une grande quantité de copeaux d'usinage de haute qualité. Si ces déchets peuvent être purifiés pour obtenir de l'aluminium recyclé répondant à des normes strictes, l'efficacité du recyclage en boucle fermée des matériaux sera considérablement améliorée. Apple estime que, si elle parvient à purifier à haute pureté les alliages d'aluminium usagés avec une consommation d'énergie réduite, cela contribuera à élargir les sources d'aluminium recyclé de haute qualité, à augmenter la valeur de réutilisation des déchets de fabrication et des matériaux en fin de vie des produits, et à réduire la dépendance à l'égard de l'aluminium primaire.