Projet CARAFF : optimiser le recyclage des aluminiums dans le secteur automobile

Contexte socio-économique

Ces 20 dernières années ont été marquées par une profonde mutation du secteur automobile liée aux besoins d’allègement et plus récemment à l’électrification des véhicules. Ces évolutions entrainent des modifications de conception, l’utilisation de nouveaux matériaux et le remplacement de certains organes par de nouveaux composants.

Dopé par la recherche de solutions d’allègement, l’aluminium voit son utilisation progresser de manière constante depuis le début des années 2000. D’abord utilisé principalement sous forme de pièces de fonderie dans les organes mécaniques (moteurs, carter), thermiques (échangeurs) et les roues (jantes), l’aluminium s’est répandu dans les éléments de structure et d’ouvrants (aluminium corroyé) ainsi que dans des pièces de châssis (pièce de fonderie). La quantité d’aluminium atteignant la fin de vie dans les véhicules hors d’usage (VHU) devrait donc croitre au cours des 20 prochaines années.

Cet aluminium de « fin de vie », riche en alliages de fonderie ainsi qu’en éléments résiduels (fer, cuivre), est aujourd’hui essentiellement recyclé en aluminium de fonderie pour la production de carters moteurs. En raison de l’interdiction de la commercialisation des véhicules thermiques en 2035, ce débouché n’existera peut-être plus, en Europe, d’ici plusieurs années. Par ailleurs, les engagements forts du secteur automobile vers une neutralité carbone imposent de disposer de leviers forts de réduction des émissions de CO2 pour les pièces à base d’aluminium.

Afin que la filière de recyclage de l’aluminium puisse continuer d’absorber la part issue du recyclage des VHU et jouer un rôle majeur pour l’automobile, il devient impératif de trouver de nouveaux débouchés de recyclage et d’intégration des aluminiums en fin de vie dans les pièces de fonderie actuellement conçues à partir d’aluminium primaire. Cela permettra d’accroitre la teneur en aluminium recyclé dans ces pièces, réduisant ainsi leur impact environnemental. En effet, la production d’aluminium issu de matière recyclée émet environ 95 % de gaz à effet de serre en moins que l’aluminium issu de bauxite, principal minerai de ce métal.
 

Principaux objectifs scientifiques et techniques

En partenariat avec le Groupe RENAULT, STELLANTIS et le CETIM, le projet CARAFF vise à tester les alliages d’aluminium de fonderie élaborés à partir de matière recyclée issue de pièces en fin de vie, d’en évaluer les propriétés et de les confronter aux propriétés attendues pour des pièces actuellement produites en alliages primaires. En complément des compositions chimiques, le projet s’intéresse également aux procédés de mise en forme de ces alliages, notamment la technologie de coulée et les traitements thermiques après mise en forme, lesquels exercent une influence notable sur les propriétés des pièces de fonderie. Enfin, afin d’assurer la pertinence environnementale des couples alliages/procédés, le projet s’intéresse de près aux émissions de gaz à effet de serre associées à leur élaboration :

• Part recyclée / part primaire ;
• Éléments d’alliage complémentaires ;
• Consommation énergétique des procédés d’élaboration ;
• Mise en forme et traitement.

CARAFF doit permettre de montrer si les alliages envisagés pourraient être utilisés dans les applications visées tout en identifiant de potentielles limites. La connaissance fine des propriétés des nuances étudiées permettra de créer une base de données « matériaux », pour d’éventuelles utilisations dans d’autres applications automobile (par exemple, les composants associés à l’électrification).