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NICKEL
MAGAZINE
L A RE V UE SPÉCI A LISÉE DU NICK EL E T DE SES A PPLIC ATIONS
NICKEL, VOL. 33, Nº 2, 2018
Nickel et développement durable :
vers une économie circulaire
Recyclage des batteries lithium-ion Les alliages de nickel haute température La récupération du nickel
Ce que nous réserve l’avenir dans le solaire thermique à dans les matières premières
concentration secondaires
ACUAMED
ÉTUDE DE CAS 13
LA PASSERELLE PIÉTONNE D’ÁGUILAS
Dans la station balnéaire d’Águilas, au sud-est de l’Espagne, les piétons ne
pouvaient pas se rendre directement du centre-ville à la marina. Ils en étaient
empêchés par un grand ravin, le Rambla del Cañarete, qui canalise de grands
volumes d’eau à certaines époques de l’année.
Cahier des charges. Le chantier Conception. La structure repose sur
de la passerelle d’Águilas a été lancé trois poutres maîtresses longitudinale :
par l’entreprise publique Acuamed, un caisson central et deux longerons
qui recherchait une solution à la fois raccordés à celui-ci par des traverses. La
légère et solide alliant attrait esthétique,
prise au vent de l’ensemble est réduite
ACUAMED
durabilité et résistance à l’air marin.
par 12 grandes ouvertures quadrilaté-
Choix des matériaux. L’acier inoxy- rales découpées dans les longerons sur
dable duplex de nuance 2205 (UNS les deux tiers centraux de la travée. Le
S32205) a été sélectionné en raison de tablier de la passerelle se compose d’un
sa résistance supérieure à la corrosion,
platelage en acier galvanisé reposant sur
de son faible coût d’entretien et de son
les traverses et recouvert d’une dalle en
aspect attrayant. Son coût initial, plus
béton armé. Des connecteurs rac-
élevé que celui de l’acier au carbone
cordent ce tablier composite au caisson
Les garde-corps de la passerelle sont usuel, était compensé par sa plus longue
en acier inoxydable austénitique central et aux traverses, de manière
durée de vie et par ses moindres coûts
de nuance 316 (UNS S31600). de réparation. Il convient aussi très bien à stabiliser la semelle supérieure du
pour les éléments porteurs des ponts caisson tout en créant un diaphragme
lorsqu’il s’agit de créer une structure à la rigide améliorant la résistance aux
fois légère et dépouillée. secousses sismiques.
L’étude de cas complète peut être téléchargée sur www.nickelinstitute.org
2 | NICKEL, VOL. 33, Nº 2, 2018
ÉDITORIAL
L’AVANTAGE DE TOURNER EN ROND
Si vous entendez dire « on tourne en rond », c’est probablement que les choses n’avancent
pas. Mais pour les métaux tels que le nickel, c’est que vous êtes sur la bonne voie. Voici
à quoi ressemble ce cercle vertueux :
Ressources
Recyclage des déchets de production
Traitement Fabrication Utilisation Gestion
des matières des produits
premières des produits des produits usagés
Recyclage des produits
Recyclage des produits (produits)
Recyclage (éléments de produit) Remise en état
des matériaux des produits
Remise en état des
éléments de produit
Désassemblage
des produits
Un rapport publié récemment1 conclut qu’une meilleure utilisation des matériaux déjà
introduits dans les circuits économiques pourrait conduire l’industrie des pays de l’UE
SOLARRESERVE
à mi-chemin de la neutralité carbone. Le fait est qu’il y a des pertes tout au long du
parcours, en raison du manque de collecte, des problèmes de rendement et d’effica-
cité, ou encore des limites économiques des procédés de recyclage.
Une étude de l’Université Yale montre qu’à l’heure actuelle, 17 % du nickel arrivant en
fin de vie se retrouve en décharge. Le présent numéro de Nickel donne des exemples
de la manière dont l’industrie affronte cet écueil.
Les progrès réalisés dans le recyclage des batteries contenant du nickel améliorent
non seulement les taux de récupération, mais aussi le rendement des procédés (pour
extraire davantage de nickel des matériaux récupérés). Le recyclage des batteries Un phare de la nouvelle modernité :
automobiles lithium-ion est un secteur en pleine expansion, et ce numéro de Nickel la centrale solaire à concentration
présente plusieurs de ses pionniers, ainsi que leurs procédés. de Crescent Dunes, située à
En plus d’être infiniment recyclable, le nickel joue un rôle incontournable dans d’autres Tonopah (Nevada), est une
procédés contribuant au développement durable. On en trouve un parfait exemple dans parfaite illustration des techniques
l’énergie solaire à concentration, où les alliages de nickel sont essentiels pour résister aux de développement durable
températures élevées. La centrale de Crescent Dunes en est une éblouissante illustration
rendues possibles par le nickel.
(voir photo de couverture). En même temps, le nickel entre toujours dans la composition
de magnifiques sculptures pérennes qui ne seront peut-être jamais recyclées, comme la
nouvelle Cloud Column d’Anish Kapoor, qui vient d’être installée à Houston (Texas).
Clare Richardson
Rédactrice en chef
1
Material Economics, « The Circular Economy – A powerful force for climate mitigation », juin 2018.
Disponible à l’adresse suivante : http://materialeconomics.com/publications/publication/
the-circular-economy-a-powerful-force-for-climate-mitigation.
NICKEL, VOL. 33, Nº 2, 2018 | 3
NICKEL
E N B R E F
SOMMAIRE
02 Étude de cas 13
La passerelle d’Águilas
03 Éditorial
L’avantage de tourner en rond
04 En bref
06 Recyclage des batteries
lithium-ion
Ce que nous réserve l’avenir
09 La récupération du nickel
dans les matières premières
secondaires
10 Les alliages de nickel haute
Un océan d’information
température
dans l’énergie solaire
12 Recyclage du nickel
Vers une économie circulaire Le Nickel Institute et la Copper Development Association ont collaboré à la
réalisation d’une nouvelle série d’exposés techniques destinés aux ingénieurs
14 Annonces
spécialistes de la conception, de la spécification, de la fabrication ou de la
14 Nouvelles vidéos mise en œuvre des matériaux entrant en contact avec l’eau de mer dans des
14 Liens Web secteurs tels que l’énergie marémotrice, houlomotrice ou éolienne marine,
l’exploitation pétrolière ou gazière en mer et la construction ou la réparation
15 Catalyseurs au nickel
navale. Présentés par des experts techniques, ces exposés aident les
Leur récupération en fin de vie au
utilisateurs à mieux comprendre le comportement des alliages de cuivre, des
Koweït
aciers inoxydables et des alliages de nickel en milieu marin. Ces exposés sont
15 Codes UNS disponibles sur le site Web de la Copper Development Association.
16 La Cloud Column
Une sculpture d’Anish Kapoor
La revue Nickel est publiée par le Nickel Institute.
www.nickelinstitute.org
Président : David Butler
Rédactrice en chef : Clare Richardson
communications@nickelinstitute.org
Collaborateurs : Parul Chhabra, Gary Coates,
Isaline de Baré, Tim Johnson, Larry Martin, Richard
Matheson, Bruce McKean, Geir Moe, Kim Oakes, Kristina
Osterman, Lissel Pilcher, Nigel Ward, Odette Ziezold
Conception graphique : Constructive Communications
Les articles sont destinés à l’information générale du
lecteur et celui-ci ne doit pas s’y fier pour des applications
particulières sans avoir obtenu au préalable les conseils de
spécialistes compétents. Bien que les informations données
soient considérées comme techniquement exactes, le Nickel
Institute, ses membres, son personnel et ses consultants ne
garantissent pas leur adéquation à quelque usage particulier
ou général que ce soit et déclinent toute responsabilité à
leur égard. ISSN 0829-8351
Imprimé au Canada, sur papier recyclé,
par Hayes Print Group
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4 | NICKEL, VOL. 33, Nº 2, 2018
Décollage réussi !
Le nickel a joué un rôle discret mais essentiel dans le lancement du premier
moteur-fusée de la NASA à intégrer une pièce imprimée en 3D. En effet, après
plusieurs années de recherche-développement, on a découvert que les pièces
en alliage de cuivre pouvaient résister à l’énorme pression régnant dans la
chambre de combustion lorsqu’elles étaient chemisées d’un alliage de nickel.
De minuscules écarts
de température
Des chercheurs de l’Institut de
technologie de Tokyo ont mis au
point un thermomètre micrométrique
composé d’un thermocouple or-nickel
sur membrane de nitrure de silicium.
Il est capable de mesurer en temps
réel les plus petites variations de
AEROJET ROCKETDYNE
température. Ce dispositif constitue
une percée pour de nombreuses
applications importantes dans le
champ des nanotechnologies.
Quelles
cordes de
guitare
choisir ?
Dans les années 1950 et 1960, quand la
guitare électrique est devenue l’instru-
ment incontournable de la musique pop,
les cordes en nickel pur étaient la norme.
Depuis quelques années, les cordes
en acier nickelé font de plus en plus
d’adeptes et suscitent ainsi un débat.
TESLA
Certains puristes ne jurent que par la
tonalité moelleuse et chaleureuse des
instruments rétro, tandis que d’autres
guitaristes préfèrent le son plus vif et Un kilomètre tout électrique
étincelant des cordes nickelées.
Les cordes en nickel pur sont un peu plus
encore moins cher
chères, mais elles durent généralement Pour réduire considérablement les coûts, Tesla a annoncé une augmentation
plus longtemps. Quelle que soit la préfé- de la teneur en nickel des batteries de ses véhicules électriques. Le construc-
rence, le nickel est présent de longue date teur est parvenu à opérer ce changement tout en conservant la plus haute
dans le monde de la musique. densité d’énergie de toutes les batteries pour voiture électrique.
NICKEL, VOL. 33, Nº 2, 2018 | 5
RÉCUPÉRATION ET RECYCLAGE DES
BATTERIES HAUTE TENSION :
UN SECTEUR EN PLEIN ESSOR
La demande mondiale de batteries lithium-ion contenant du nickel s’apprête à
connaître une croissance exponentielle au cours des 20 prochaines années, si bien
que leur recyclage en fin de vie promet de devenir une activité florissante.
Des techniques et procédés de recy- de vie, ces grosses batteries devront aussi
clage éprouvés sont déjà en place, et être réutilisées ou recyclées.
leur échelle est modulable à souhait. Déterminants économiques et
Partout dans le monde, des entreprises environnementaux
innovantes continuent de chercher des La récupération des ressources nécessite
méthodes efficaces et rentables pour des systèmes et procédés durables
répondre à l’explosion des besoins et écoénergétiques fonctionnant en
imposés par la réglementation relative cycle fermé et présentant un intérêt
au traitement des batteries lithium-ion économique. L’économie du recyclage
usagées et à la sécurité de leur transport des batteries lithium-ion repose essentiel-
et de leur manipulation. lement sur la récupération des métaux
Le nouveau secteur d’activité repose sur et composés métalliques présents dans
la valeur extraite des matériaux récupé- les cathodes et les anodes, notamment
rés, et en particulier du nickel. le cobalt, le nickel, le manganèse, le
cuivre et le lithium, qui peuvent servir à
Deux échelles différentes :
fabriquer de nouvelles cellules.
automobile et stockage de l’énergie
En Chine, où des millions de véhicules La croissance à moyen terme du volume
En réponse à la demande croissante électriques sont déjà en circulation, une de batteries à recycler justifiera l’inves-
du secteur automobile, l’industrie nouvelle législation attribue la charge de tissement dans de nouveaux centres
mondiale des batteries lithium- la collecte et du recyclage des batteries de recyclage et dans la recherche de
usagées aux constructeurs automobiles, techniques améliorant la récupération
ion connaît un essor rapide. La
et ces derniers se préparent dès au- des matériaux et réduisant les coûts.
garantie des batteries automobiles
jourd’hui à l’adoption de règles similaires
étant actuellement de cinq à huit Par ailleurs, la toxicité de certains
dans le reste du monde.
ans, leur recyclage en fin de vie composants des batteries lithium-ion et
À la différence des appareils électro- les impératifs de sécurité et de protection
deviendra une activité florissante
niques portatifs, les véhicules électriques de l’environnement imposent de recourir
dans un proche avenir.
utilisent des batteries haute tension à des procédés de recyclage efficaces
comptant 5 000 à 12 000 cellules. et de respecter de bonnes pratiques de
manipulation et de transport.
Dans un autre domaine, les grandes uni-
tés de stockage par batteries contenant Appel à l’innovation
du nickel sont de plus en plus essentielles Le recyclage des batteries, qui consiste
à la stabilité des réseaux électriques, à récupérer les ressources qu’elles
surtout quand ils doivent intégrer des contiennent, peut se faire par voie pyro-
sources d’énergie éoliennes et solaires de métallurgique ou hydrométallurgique, ou
manière efficace et fiable. Arrivées en fin bien par une combinaison des deux.
6 | NICKEL, VOL. 33, Nº 2, 2018
Umicore Glencore
L’entreprise belge Umicore recycle les Glencore, un grand producteur et
batteries en combinant pyro- et hydro- distributeur de nickel, est également l’une
métallurgie. Ce procédé exclusif des principales entreprises de recyclage
fonctionne déjà à l’échelle industrielle
et de traitement des matériaux qui en
(7 000 tonnes par an). Il est conçu pour
contiennent (dont les batteries).
traiter différents types de flux de déchets
complexes riches en métaux, et ce sans Dans sa fonderie de Sudbury (Ontario),
danger et en grands volumes. Glencore emploie un procédé pyro- Selon les prévisions récentes du
métallurgique pour récupérer le nickel, cabinet Bloomberg New Energy
Les batteries sont démontées de manière
le cobalt et le cuivre des batteries NiMH Finance, les ventes annuelles de
à en séparer les modules. Ces derniers
et lithium-ion. véhicules électriques devraient
alimentent directement le processus,
de manière à éviter tout prétraitement atteindre les 41 millions d’unités d’ici
Comme l’entreprise s’emploie sans 2040. Le cabinet Avicenne Energy
potentiellement dangereux. Un système
relâche à améliorer les performances prévoit quant à lui que la demande
d’épuration des gaz garantit la décom-
techniques de son four électrique et de de batteries lithium-ion connaîtra une
position totale de tous les composés
son convertisseur, elle obtient des taux de croissance annuelle de 14 à 17 % dans
organiques sans production de composés
volatils nocifs. Ce procédé réduit la récupération des métaux très élevés. Elle l’automobile et continuera de croître
consommation d’énergie et les émissions a également investi dans un four de calci- de 5 à 12 % par an pour l’alimentation
de CO2 au strict minimum en utilisant nation (un four rotatif de forme allongée) des appareils électroniques portables
les sources d’énergie présentes dans les qui élimine les composants organiques grand public, des vélos électriques,
composants des batteries (électrolyte, des batteries et les rend inertes en toute des tondeuses à gazon et de
plastiques et métaux). sécurité. Cet outil écologique capture nombreux autres équipements.
Le procédé d’hydroraffinage qui s’ensuit les gaz de calcination et les traite sans
récupère et purifie le nickel, le cobalt, le danger.
cuivre et le lithium. Ces métaux sont alors
« Avec l’expansion de notre activité de
réutilisés dans les matériaux de cathode
recyclage des batteries, nous maximisons
lithium-ion produits par Umicore, et le
la sécurité en prétraitant les cellules dans
cycle des batteries est ainsi refermé.
Les métaux précieux contenus dans les différentes usines à travers le monde »,
systèmes de gestion des batteries sont explique Robert Sutherland, responsable
récupérés par un procédé distinct. des matières premières chez Glencore.
Batteries
lithium-ion Usine de
et NiMH recyclage
Véhicule
électrique
(ou hybride) ETR*
Appareils
UMICORE BATTERY RECYCLING
électroniques
* Éléments de terres rares
NICKEL, VOL. 33, Nº 2, 2018 | 7
UMICORE BATTERY RECYCLING
Li-Cycle American Manganese
Pour répondre à l’essor de la demande À Vancouver (Colombie-Britannique),
mondiale, Li-Cycle, entreprise cana- la société American Manganese et son
dienne de Mississauga (Ontario), a mis sous-traitant Kemetco Research ont mis
au point un procédé hydrométallurgique au point un procédé hydrométallurgique
exclusif (Li-Cycle Technology™) qui de recyclage des batteries alliant
performance écoénergétique et respect
récupère les ressources en deux étapes.
de l’environnement.
La première étape est un processus
Kemetco broie les batteries lithium-ion
automatisé qui démonte les cellules des
pour les réduire en poudre. Cette poudre
batteries sans risque de combustion ou
est ensuite calcinée pour en éliminer
d’explosion. La seconde étape consiste les plastiques, puis les métaux en sont
à appliquer au produit intermédiaire issu extraits par lixiviation. Le produit final
de la première un traitement chimique est une poudre métallique de lithium,
Selon le cabinet Bloomberg New destiné à récupérer le nickel, le cobalt, le de cobalt, de nickel, d’aluminium et de
Energy Finance, les capacités de
cuivre, l’aluminium et le lithium présents manganèse d’une grande pureté qui se
production de batteries lithium-
dans les batteries sous forme de com- prête à une réutilisation directe dans la
ion devraient plus que doubler
posés. Il s’agit par exemple du sulfate de production de nouvelles batteries lithium-
au cours des cinq prochaines
nickel, que l’industrie des batteries peut ion. Selon Kemetco, ce procédé a donné
années pour atteindre 273 GWh en des taux de récupération de 100 % au
utiliser directement.
2021, contre 103 GWh en 2017. banc d’essais. Dans le traitement à plus
Ce procédé en cycle fermé récupère
grande échelle, on s’attend à des taux de
tous les matériaux des batteries, y récupération légèrement moins élevés.
compris les plastiques, les électrolytes
« Notre stratégie consiste à établir
et le graphite. Il n’y a ni gaz primaires à
plusieurs petites usines situées à proxi-
capturer ni déchets solides à gérer. Tous
mité des différents marchés », explique
les matériaux sont réintroduits dans le
Larry Reaugh, président-directeur général
circuit économique sous une forme ou
d’American Manganese.
une autre.
Ainsi, des entreprises tournées vers
« Nous pensons que le recyclage des l’avenir sont en train de se doter des
batteries lithium-ion pourrait satisfaire techniques et capacités de recyclage
5 à 10 % de la demande de sulfate de nécessaires pour absorber le torrent de
nickel d’ici 2025 », souligne Ajay Kochhar, batteries au nickel arrivées en fin de vie
directeur général de Li-Cycle. qui s’annonce.
8 | NICKEL, VOL. 33, Nº 2, 2018
AMÉLIORER LA RÉCUPÉRATION DU
NICKEL DANS LES MATIÈRES PREMIÈRES
SECONDAIRES
Comme beaucoup de technologies importantes utilisent de plus en plus de nickel, sa
demande connaît une croissance soutenue depuis de nombreuses décennies. Cette
croissance étant d’environ 4 % par an, la demande de nickel double au cours de la
durée d’exploitation habituelle d’une mine (environ 20 ans), si bien qu’il faudrait en
ouvrir deux nouvelles chaque fois qu’on en ferme une.
Ainsi qu’on pouvait s’y attendre, la les usines pétrochimiques contiennent de
nécessité de compléter la production très grandes quantités de nickel. Autrefois
primaire a suscité de nombreux efforts mis en décharge, ces résidus sont de plus
visant à augmenter les taux de recyclage. en plus souvent recyclés (voir page 15).
Par exemple, aux États-Unis, le nickel Le fort potentiel des aciéries
recyclé satisfait actuellement 45 % de la
TETRONICS
Comme la production d’acier inoxydable
demande primaire, contre 35 % en 1994. absorbe plus des deux tiers de l’offre
Vu l’essor rapide de la demande primaire totale de nickel, il va de soi que les
de nickel, il est devenu impératif de faire ferro-alliages résultant de la plupart des
croître sa récupération et son recyclage, méthodes de récupération par fusion
juste pour tenir le rythme. constituent une source secondaire de « La faiblesse des débits de
De la nécessité d’exploiter la nickel. gaz et la parfaite maîtrise des
« mine urbaine » Par exemple, depuis des décennies, deux conditions de fusion réduisent
À l’évidence, de nouvelles sources secon- usines emploient le procédé de fusion au strict minimum la teneur en
daires sont nécessaires pour répondre au par plasma d’arc en courant continu de poussières des effluents gazeux du
besoin croissant de nickel. Tetronics pour récupérer le nickel, le four et lui confèrent d’excellents
chrome, le molybdène et d’autres métaux antécédents environnementaux.
Il devient alors intéressant de se tourner
contenus dans les déchets de production Avec la croissance inexorable de la
vers les déchets mis en décharge, dont
des aciéries. demande de métaux, il paraît certain
certains contiennent plus de métaux de
que Tetronics devra élargir ses
valeur que les minerais naturels. « Du coke ou de l’anthracite, utilisés
capacités de traitement spécialisées
comme agent réducteur, sont ajoutés
La promesse de la pétrochimie pour ces sources secondaires de
au matériau à traiter. Le plasma d’arc
L’industrie pétrochimique possède nickel et pour d’autres au cours
apporte l’énergie nécessaire pour
quelques-unes des sources secondaires des prochaines années ».
produire un ferro-alliage réutilisable
de nickel les plus prometteuses.
dans la production d’acier inoxydable — Tim Johnson
Le pétrole brut contient un peu de nickel. à une échelle convenant parfaitement à Directeur technique chez Tetronics
Celui-ci se concentre dans la fraction de la disponibilité actuelle des catalyseurs
cendres, le plus souvent à hauteur d’envi- pétrochimiques usés et des matières pre-
ron 10 % en poids à l’issue de la combus- mières secondaires associées », explique
tion totale du fioul lourd. En outre, les Tim Johnson, directeur technique chez
catalyseurs utilisés dans les raffineries et Tetronics.
NICKEL, VOL. 33, Nº 2, 2018 | 9
ALLIAGES DE NICKEL ET ACIERS
INOXYDABLES HAUTE TEMPÉRATURE :
UNE PLACE INCONTOURNABLE DANS
L’ÉNERGIE SOLAIRE À CONCENTRATION
Les alliages de nickel et les aciers inoxydables au nickel assurent des fonctions
essentielles dans les centrales solaires thermiques à concentration, une source
d’énergie renouvelable en plein développement. En effet, l’emploi de ces matériaux
résout d’importants problèmes de transfert et de stockage de la chaleur tout en
prévenant la dégradation et les coûts de remplacement dans des installations
conçues pour durer jusqu’à 40 ans, voire plus.
Selon un rapport de l’Agence internatio- ensuite pompés dans des tubes vers un
nale de l’énergie (AIE) publié en 2017, récepteur d’énergie où le rayonnement
la consommation d’énergie provenant solaire concentré les chauffe jusqu’à une
de sources renouvelables (comme le température pouvant atteindre 566 °C.
SOLARRESERVE
solaire à concentration) connaîtra une Le liquide chaud est alors envoyé vers
croissance de 2,3 % par an entre 2015 des réservoirs de stockage à haute
et 2040. On compte aujourd’hui dans le température, qui sont également isolés et
monde plus de 40 centrales solaires à peuvent conserver l’énergie thermique de
En 2016, la capacité totale des concentration en service et 20 autres en façon prolongée. Ce système de stockage
centrales solaires à concentration projet ou en construction. Elles se situent thermique de l’énergie permet de
installées dans le monde s’élevait à plutôt dans des régions très ensoleillées, compenser les variations de la demande
4 815 MW. En 2017, l’Espagne exploitait notamment en Espagne, en Inde, en et des conditions ambiantes. Les sels
à elle seule près de la moitié de cette Afrique du Sud, en Chine, au Chili, en fondus sont pompés à la demande vers un
capacité, avec un total de 2 300 MW. Australie, au Moyen-Orient, en Afrique du générateur de vapeur servant à alimenter
Les États-Unis en exploitaient Nord et dans le sud des États-Unis. des turbines classiques pour produire de
1 740 MW et possédaient deux des l’électricité. Dans les réseaux électriques,
Les prototypes des centrales solaires à
plus grandes centrales de ce type le stockage thermique est un moyen
concentration sont entrés en service dès
au monde, à savoir celles d’Ivanpah particulièrement avantageux de stocker
les années 1980. Depuis, des progrès ont
(392 MW) et de Mojave (354 MW). l’énergie des sources renouvelables, et
été réalisés tant pour le captage que pour
il permet parfois d’éliminer le recours à
le stockage de l’énergie. La tour solaire
des centrales d’appoint à combustible.
est l’une des techniques de concentration
Pendant l’été 2013, une tour solaire à
mises au point pour ces centrales. Ce sys-
sel fondu située en Espagne a produit
tème utilise des sels fondus comme fluide
de l’électricité 24 heures sur 24 pendant
caloporteur. Parmi ces sels, les mélanges
36 jours, ce qui constitue une première.
de nitrates commencent généralement
à fondre à une température supérieure Une autre centrale de ce type est celle
ou égale à 130 °C. Ils sont maintenus à de Crescent Dunes. Située à Tonopah,
l’état liquide à 288 °C dans un réservoir dans le désert au nord de Las Vegas
de stockage isolé. Les sels liquides sont (Nevada), elle offre une capacité de
10 | NICKEL, VOL. 33, Nº 2, 2018production électrique nette de 110 MW et pointe et offrira 12 heures de stockage
dix heures de stockage thermique. Cela thermique. Dans le Nevada, une centrale
signifie qu’elle peut produire de l’électri- de plus grande échelle réunira 10 tours
cité à pleine charge pour un maximum solaires pour offrir une capacité de 2 GW
de dix heures en période de pointe. (2 000 MW).
Les rayons du soleil sont réfléchis par
Les systèmes à haute température,
10 000 héliostats vers un récepteur situé
dans lesquels les sels fondus posent un
au sommet d’une tour de 195 m pour y
problème considérable, sont devenus
concentrer l’énergie. Chaque héliostat est
viables grâce à l’acier inoxydable et aux
constitué de facettes réflectrices totalisant
alliages de nickel. Pour les tubes de
SOLARRESERVE
une surface de 115,7 m2. Par conséquent,
récepteur, les concepteurs ont adopté des
la surface de captage totale dépasse
alliages de nickel tels que les nuances
1,15 million de mètres carrés. Depuis
UNS N06617, N06625 et N06230 en raison
le début de son exploitation en 2015, la
centrale de Crescent Dunes a produit de leur résistance au fluage, c’est-à-dire à
plus de 173 GWh d’électricité. Selon les la déformation sous l’effet d’une utilisa- La centrale de Crescent Dunes, située
estimations, elle alimente 75 000 foyers tion à haute température sur de longues à Tonopah, dans le désert au nord
en charge de pointe. De nouvelles durées. Si ces alliages restent stables à de Las Vegas (Nevada), offre une
des températures de service élevées, c’est capacité de production électrique
centrales à concentration dotées d’une
principalement en raison de leur forte nette de 110 MW et dix heures de
ou plusieurs tours solaires et utilisant
stockage thermique. Cela signifie
des sels fondus sont en projet en Afrique teneur en nickel, qui contribue également
qu’elle peut produire de l’électricité
du Sud, en Australie et dans le Nevada. à leur grande résistance à l’oxydation.
à pleine charge pour un maximum
La centrale sud-africaine de Redstone Pour les réservoirs de stockage à haute de dix heures en période de pointe.
aura une capacité de 100 MW, alimentera température, le choix s’est porté sur l’acier
environ 200 000 foyers en charge de inoxydable de nuance 347H (S34709).
Principe des centrales à tour
solaire
1. Un grand champ d’héliostats réfléchit
les rayons du soleil vers un récepteur
situé au sommet d’une tour de 195 m
1. Récepteur à sels fondus pour y concentrer l’énergie.
2. Les sels liquides provenant du
réservoir de sels froids sont pompés
dans le récepteur où ils sont chauffés
jusqu’à 566 °C.
3. Les sels liquides en provenance
du récepteur sont stockés dans le
réservoir de sels chauds.
4. Générateur de vapeur 4. Turbine à vapeur et générateur 4. Les sels chauds sont pompés de leur
réservoir vers un générateur de
vapeur servant à alimenter une
6. Condenseur à air turbine pour produire de l’électricité.
5. Les sels refroidis à 288 °C sont
renvoyés au réservoir de sels froids.
2./5. Réservoir de sels froids
6. Le système fait recirculer l’eau de
3. Réservoir de sels chauds
condensation sortant de la turbine
à vapeur.
SOLARRESERVE
NICKEL, VOL. 33, Nº 2, 2018 | 11RECYCLAGE DU NICKEL :
VERS UNE ÉCONOMIE CIRCULAIRE
Le recyclage est une pièce maîtresse des initiatives mondiales de développement
durable. Parmi les 17 objectifs de développement durable des Nations Unies, celui de
« consommation et production responsables » est la clé de voûte d’une économique
circulaire et joue un rôle essentiel dans la lutte contre le changement climatique.
Pour ce qui est du recyclage, en quoi les Le Panel international pour la gestion du-
métaux comme le nickel se distinguent-ils rable des ressources, que le Programme
des autres matières premières ? des Nations Unies pour l’environnement
Des possibilités infinies (PNUE) a établi en 2007 en vue de renfor-
Tout d’abord, le nickel peut se recycler cer et de faire partager les connaissances
un nombre infini de fois sans perte de nécessaires à l’amélioration de l’emploi
qualité. En général, les métaux provenant des ressources dans le monde entier, a
des matières premières primaires sont publié en 2011 un rapport sur le recyclage
indifférenciables des métaux recyclés. des métaux.
Par conséquent, il est essentiel de veiller Sous la direction de Thomas Graedel,
à récupérer et recycler autant de nickel professeur à l’Université Yale, une équipe
que possible dans les produits arrivés en composée d’experts issus du monde
fin de vie. universitaire, de l’industrie et de la
Ensuite, le nickel ayant un taux de recy- société civile a étudié le recyclage de
clage de 68 % et faisant partie des métaux plus de 50 métaux. Ce travail a évalué le
présentant les meilleurs rendements rendement du recyclage pour les métaux
Une fois recyclé, le nickel amorce de recyclage, plus des deux tiers de la de base, les métaux précieux et les
un nouveau cycle de vie, en grande totalité du nickel contenu dans les biens métaux mineurs. Les résultats montrent
de consommation sont recyclés lorsque quels aspects de ce recyclage ont le plus
partie sous forme d’acier inoxydable
ces derniers arrivent en fin de vie. Une besoin d’être améliorés.
et, pour 15 % environ, dans la
fois recyclé, le nickel amorce un nouveau
boucle de l’acier au carbone. L’équipe de Thomas Graedel souligne ce
cycle de vie, en grande partie sous forme
qui suit : « Il y a d’importantes différences
d’acier inoxydable et, pour 15 % environ,
de rendement dans le recyclage des
dans la boucle de l’acier au carbone.
métaux étudiés : d’un côté, les taux de
Cependant, l’analyse des données montre recyclage des métaux de base tels que
que 17 % du nickel n’est toujours pas recyclé. l’acier au carbone sont élevés, mais de
Une marge de progression importante l’autre, les métaux de terres rares sont
La recherche a joué un rôle clé dans rarement recyclés. Différents facteurs
la mesure et l’évaluation des taux de sont en jeu, notamment les modes
recyclage. Il s’agit maintenant de tirer d’utilisation, l’existence d’incitations
parti des futures occasions de réduire économiques à la réutilisation ou la
davantage la quantité de nickel finissant disponibilité d’infrastructures de collecte
en décharge. et de recyclage ».
12 | NICKEL, VOL. 33, Nº 2, 2018Des recherches menées en continu un essor de la demande et de l’utilisation
Le nickel et l’acier inoxydable comptent du nickel en Asie, une croissance rapide
parmi les matières premières les mieux des stocks de nickel dans la société, ainsi
étudiées tant pour les stocks disponibles qu’une amélioration dans le recyclage de
(quantités en service dans la société) que ce matériau ».
pour la modélisation et le recyclage des Un travail similaire portant sur l’acier
flux. Barbara Reck, chercheuse chevron- inoxydable confirme ces tendances pour
née et membre de l’équipe de Thomas la principale utilisation du nickel. L’étude Le recyclage joue un rôle essentiel
Graedel à l’Université Yale, a participé à devrait paraître fin 2018 ou début 2019. dans le cycle de vie du nickel et
la rédaction du rapport du PNUE. Avec contribue nettement à pérenniser
Le rôle de l’industrie
l’appui de Team Stainless et du Nickel cette ressource dans le monde. Les
L’industrie a également un rôle à jouer.
Institute, elle se consacre depuis des
La quantité de nickel détournée par matériaux contenant du nickel,
années à l’étude des flux et des stocks de
inadvertance vers la boucle de l’acier au comme l’acier inoxydable, sont
nickel et d’acier inoxydable. Ses travaux
carbone pourrait être davantage réduite. durables et restent en service pour
sont publiés dans plusieurs revues à
Par exemple, il est essentiel d’améliorer de nombreuses années. Pourtant,
comité de lecture. Les modèles ont été
les systèmes de tri pour que les biens la demande de nickel continue
établis pour les années de référence 2000, contenant du nickel, notamment sous
2005 et 2010. En ce moment, Barbara de croître. Son recyclage aide à
forme d’acier inoxydable, soient mieux
Reck met la dernière main à une actuali- compléter la production primaire,
séparés de la simple ferraille.
sation des modèles relatifs aux stocks et et donc à répondre à ce défi.
flux de nickel. La bonne nouvelle, c’est que la collabora-
tion en vue de mieux recycler le nickel et
« Le travail présentera les modèles des de moins en gaspiller donne des résultats
stocks et des flux et les taux de recyclage tangibles contribuant à pérenniser la
pour 2015 », précise Mark Mistry, expert ressource.
de l’analyse du cycle de vie du nickel au
Nickel Institute. « Entre la première étude
de 2000 et celle de 2015, on peut observer
EXTRACTION
57 % Une ressource abondante pour l’avenir
de tout le nickel
déjà extrait du
sol est encore en Plus de 60 MILLIONS
DE TONNES 1
usage, grâce à la de nickel ont déjà été
longue durée de vie extraites du sol.
des produits.
-+ 600 MILLIONS
DE TONNES 2
de nickel pourraient
encore être extraites
ENTIÈREMENT du sol dans le monde.
RECYCLABLE
Le nickel est une ressource naturelle
durable, qui ne peut pas être
consommée. Il est pleinement 28
et infiniment recyclable Ni
Nickel
UTILISATION sans perte de qualité.
FABRICATION
Possibilité de recycler
les matériaux quand le Conversion du nickel
produit arrive en fin de vie en produits manufacturés
1. United States Geological Survey (USGS), « Minerals information: Historical Global Statistics for Mineral and Material Commodities ». Disponible à l’adresse suivante :
https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/historical-statistics/global/.
2. Gavin M. Mudd et Simon M. Jowitt, « A detailed assessment of global nickel resource trends and endowments », Economic Geology, vol. 109, p. 1813-1841 (2014).
NICKEL, VOL. 33, Nº 2, 2018 | 13Passation de flambeau au Nickel Institute
M. Hudson Bates a été nommé pré- composés. M. Anton Berlin, président
sident du Nickel Institute à compter du conseil d’administration du
du 1er juin 2018. Il succède ainsi à Nickel Institute, l’a accueilli à ce poste
M. David Butler, dont le mandat touchait par ces mots : « Comme en témoignent
à sa fin. M. Bates prend les rênes après ses réalisations exemplaires, M. Bates
avoir dirigé les activités scientifiques du possède des qualités idéales pour
Nickel Institute en qualité de directeur de guider le Nickel Institute et l’ensemble
NiPERA. Tout au long des 20 dernières de l’industrie dans la promotion et
années, il a consacré son expertise l’accompagnement des bonnes utilisa-
à la toxicologie du nickel et de ses tions du nickel ».
Mme Adriana Oller nommée directrice générale de NiPERA
Mme Adriana R. Oller est la nouvelle exerce depuis plus de 24 ans un haut
directrice générale de NiPERA, la niveau de collaboration scientifique en
division scientifique du Nickel Institute, guidant des programmes de recherche
succédant ainsi à M. Hudson Bates. et en traitant des questions de réglemen-
Elle est désormais chargée de diriger tation. Coautrice de nombreux articles
la recherche stratégique de NiPERA et sur la toxicologie du nickel publiés dans
de guider les activités de recherche, des revues à comité de lecture, elle
d’étude de la réglementation et de est reconnue par ses pairs comme une
communication de six scientifiques grande spécialiste des effets du nickel
de niveau doctoral. Cette toxicologue sur la santé humaine.
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14 | NICKEL, VOL. 33, Nº 2, 2018LE RECYCLAGE DES CATALYSEURS :
RENTABLE ET BÉNÉFIQUE POUR
L’ENVIRONNEMENT
Les catalyseurs au nickel sont largement utilisés dans les raffineries et usines
pétrochimiques du monde entier. Arrivés en fin de vie, ces catalyseurs sont soit
mis en décharge, soit recyclés de manière à récupérer les précieux métaux qu’ils
contiennent. Au Koweït, les raffineries sont en train de changer leur manière de
traiter les catalyseurs usés.
Un catalyseur est une substance qui Au bout d’un certain temps d’utilisation,
accélère des réactions chimiques ou qui les catalyseurs finissent par s’user et
les déclenche dans des conditions où perdent leur efficacité. On estime que les
elles ne se produisent normalement pas. raffineries du monde produisent chaque
Le matériau utilisé comme catalyseur année environ 150 000 tonnes de cataly-
présente généralement un rapport seurs usés, tous métaux confondus. Les
surface-poids très élevé, et il est parfois raffineries koweïtiennes en produisent à
fixé sur un support inerte composé
elles seules dans les 6 000 à 7 000 tonnes
par exemple d’alumine ou de silice.
par an. Autrefois, la plus grande partie
Beaucoup de catalyseurs au nickel sont si
de ces matériaux finissaient dans des
réactifs qu’ils s’enflamment spontanément
décharges pour déchets dangereux,
au contact de l’air. La teneur en nickel du
vu qu’aucun pays du Moyen-Orient ne
catalyseur est souvent une caractéristique
disposait d’usines de recyclage adaptées.
exclusive, et elle est très variable, allant
d’à peine 1,5 % de son poids total jusqu’à Pour ces raffineries, il est devenu de plus
98 % de celui-ci. en plus évident que ce n’était pas une
bonne solution pour l’environnement.
Les catalyseurs au nickel des raffineries
Aujourd’hui, des recycleurs de métaux
de pétrole jouent un rôle essentiel
spécialisés se chargent d’envoyer les
dans plusieurs procédés, notamment
catalyseurs usés dans des centres de re-
l’hydrotraitement, l’hydrocraquage et le Aujourd’hui, des recycleurs de
cyclage capables d’en extraire les métaux
vaporeformage. Dans les deux premiers métaux spécialisés se chargent
procédés, le nickel sert de promoteur de valeur. M. Ashish Pathak, de l’Institut
d’envoyer les catalyseurs usés dans
(c’est-à-dire qu’il augmente leur rende- koweïtien de la recherche scientifique,
des centres de recyclage capables
ment). Dans le vaporeformage, un com- précise que « compte tenu des problèmes
d’en extraire les métaux de valeur.
bustible tel que du gaz naturel est porté à environnementaux et des principes de
haute température et se décompose pour développement durable des entreprises,
donner de l’hydrogène, du monoxyde les raffineries koweïtiennes préfèrent
de carbone et d’autres produits utiles ; le désormais vendre leurs catalyseurs usés à
nickel est alors le principal catalyseur. des recycleurs de métaux ».
CODES UNS Composition chimique des alliages et aciers inoxydables mentionnés dans
ce numéro de Nickel (en pourcentage massique).
UNS Al B C Co Cr Cu Fe La Mn Mo N Nb Ni P S Si Ti W
N06230 0,20 à 0,015 0,05 à 5,0 20,0 à – 3,0 0,005 à 0,30 à 1,0 à – – restant 0,030 0,015 0,25 à – 13,0 à
p. 11 0,50 max. 0,15 max. 24,0 max. 0,050 1,00 3,0 max. max. 0,75 15,0
N06617 0,8 à 0,006 0,05 à 10,0 à 20,0 à 0,5 3,0 – 1,0 8,0 à – – 44,5 – 0,015 1,0 0,6 –
p. 11 1,5 max. 0,15 15,0 24,0 max. max. max. 10,0 min. max. max. max.
N06625 0,40 0,10 – 20,0 à – 5,0 – 0,50 8,0 à – 3,15 à 58,0 0,015 0,015 0,50 0,40 –
p. 11 max. max. 23,0 max. max. 10,0 4,15 min. max. max. max. max.
S31600 – – 0,08 – 16,0 à – restant – 2,00 2,00 à 0,10 – 10,0 à 0,045 0,030 0,75 – –
p. 5 max. 18,0 max., 3,00 max. 14,0 max. max. max.
S34709 – – 0,04 à – 17,0 à – restant – 2,00 – – 8 x C min. 9,0 à 0,045 0,030 0,75 – –
p. 11 0,10 19,0 max. 1,00 max. 13,0 max. max. max.
NICKEL, VOL. 33, Nº 2, 2018 | 15CLOUD COLUMN : UNE SCULPTURE
MONUMENTALE EN ACIER INOXYDABLE
AU NICKEL AU MUSÉE DES BEAUX-ARTS
DE HOUSTON
La Cloud Column (colonne des nuages) est un autre chef-d’œuvre de l’artiste
britanno-indien Anish Kapoor, déjà renommé pour la création de la Cloud Gate
(porte des nuages), la sculpture en acier inoxydable emblématique du
Millennium Park de Chicago.
Conçue à la fin des années 1990 et et celui des environs à l’envers, ce qui
réalisée en 2006, la Cloud Column était invite à contempler non seulement
à l’origine une commande du British l’objet, mais aussi la manière dont on
Museum. Plus tard, le musée des Beaux- se positionne par rapport au monde
arts de Houston en a fait l’acquisition environnant.
pour qu’elle devienne l’une des deux
L’installation a pris deux jours : une
sculptures publiques exposées sur son
grue gigantesque a soulevé la sculpture
campus nouvellement réaménagé.
à 50 mètres au-dessus du bâtiment de
Cette sculpture oblongue en acier la Glassell School of Art et l’a déposée
inoxydable de nuance 316 (UNS S31600) sur son socle à l’entrée d’une grande
pèse juste un peu moins de dix tonnes esplanade (la Brown Foundation, Inc.
et présente les dimensions suivantes : Plaza). Puis un polissage manuel,
8,95 × 3,32 × 2,03 m. Elle est composée exécuté pendant et après l’installation,
de tôles d’acier inoxydable soudées en lui a rendu son poli miroir d’origine.
segments et mises en forme à la main.
La Cloud Column est une addition cap-
Le façonnage manuel propre à cette
tivante au campus revitalisé du musée.
sculpture lui a conféré une surface
Dévoilée en mai 2018, la sculpture est
subtilement ondulée produisant une
déjà une attraction emblématique de
© ANISH KAPOOR, TOUS DROITS RESERVES, DACS, 2016
multiplicité de reflets.
Houston, et elle continuera d’éblouir
L’une des faces de la sculpture est ses visiteurs pendant de nombreuses
convexe, tandis que l’autre est concave. décennies grâce à la durabilité et
Lorsqu’on plonge le regard dans sa à l’esthétique chatoyante de l’acier
face concave, on voit son propre reflet inoxydable.
Anish Kapoor, Cloud Column (1998-2006), sculpture en acier inoxydable. Musée des Beaux-arts
de Houston (acquisition financée par le fonds de dotation Caroline Wiess Law).
16 NICKEL,
| NICKEL,
VOL.VOL.
33,33,
Nº Nº
2, 2018
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