Aluminium (Alumine et Bauxite)

[Jeudi]

Il faut aussi du carbone (non oxydé !) en proportion de la masse produite (ce n'est pas qu'un élément d'infrastructure ni un catalyseur, il entre dans la réaction de réduction et finit en CO2).

Deux choses: 1) le raffinage de la bauxite, cela donne une poudre d’alumine et non de l’aluminium 2) la réduction de l’alumine se faisant par électrolyse, l’oxydation du carbone est plutôt une réaction parasite, qui peut être évitée en utilisant des électrodes en céramique plutôt qu’en carbone.

avec des électrodes en carbone, on diminue la puissance électrique nécessaire, puisque l'oxydation du carbone diminue le potentiel red-ox nécessaire. Sans ces électrodes, il faut plus de puissance électrique.

Voilà qui mériterait une référence, mais… et alors? Entre monter le voltage d’un côté, ou gérer des électrodes en décomposition de l’autre, le second te parait moins compliqué à mettre en œuvre?

Alors bien sur on peut utiliser l'hydroélectricité là où elle est le plus abondante comme en Islande, mais c'est pris sur d'autres utilisations potentielles, et de toutes façons ça augmente le prix.

C'est pareil avec tous les remplacements des fossiles, en théorie tout est possible, c'est juste que le système de production globale coute bien plus cher sans que avec.

À ton avis, si quelqu’un mentionnait que ce nouveau procédé permet de diminuer les prix de 20%, est-ce que cela te rendrait d’avantage techno optimiste, ou est-ce que tu te dépêcherais d’oublier l’information qui contredit tes croyances profondes?

[GillesH38]

Deux choses: 1) le raffinage de la bauxite, cela donne une poudre d’alumine et non de l’aluminium 2) la réduction de l’alumine se faisant par électrolyse, l’oxydation du carbone est plutôt une réaction parasite, qui peut être évitée en utilisant des électrodes en céramique plutôt qu’en carbone.

avec des électrodes en carbone, on diminue la puissance électrique nécessaire, puisque l'oxydation du carbone diminue le potentiel red-ox nécessaire. Sans ces électrodes, il faut plus de puissance électrique.

Voilà qui mériterait une référence, mais… et alors? Entre monter le voltage d’un côté, ou gérer des électrodes en décomposition de l’autre, le second te parait moins compliqué à mettre en œuvre?

le problème n'est pas de savoir si c'est compliqué, c'est de savoir combien ça coute !

Alors bien sur on peut utiliser l'hydroélectricité là où elle est le plus abondante comme en Islande, mais c'est pris sur d'autres utilisations potentielles, et de toutes façons ça augmente le prix.

C'est pareil avec tous les remplacements des fossiles, en théorie tout est possible, c'est juste que le système de production globale coute bien plus cher sans que avec.

À ton avis, si quelqu’un mentionnait que ce nouveau procédé permet de diminuer les prix de 20%, est-ce que cela te rendrait d’avantage techno optimiste, ou est-ce que tu te dépêcherais d’oublier l’information qui contredit tes croyances profondes?

je sais que c'est mentionné, mais on va attendre de voir si c'est réalisé hein .Sinon pourquoi est ce que ça prend autant de temps à s'installer ?

[Jeudi]

le problème n'est pas de savoir si c'est compliqué, c'est de savoir combien ça coute !

Non, le problème c’est de savoir pourquoi tu te permets d’inventer des arguments (que l’oxydation des électrodes diminuerait la puissance nécessaire, que la rentabilité serait diminuée), y compris quand, comme tu viens de l’admettre, tu as l’information que c’est faux (que tu n’y crois pas peut se défendre, que tu fasses comme si l’information n’existait pas, non).

Sur le délai de dix ans entre les premiers démonstrateurs et la réalisation à échelle du gros industriel, je ne vois pas en quoi c’est spécialement long, d’autant que le contexte économique pré COVID était dominé par les surcapacités chinoises (regarde un graphique des prix dans les dix dernières années).

[GillesH38]

le problème n'est pas de savoir si c'est compliqué, c'est de savoir combien ça coute !

Non, le problème c’est de savoir pourquoi tu te permets d’inventer des arguments (que l’oxydation des électrodes diminuerait la puissance nécessaire, que la rentabilité serait diminuée)

je ne les invente pas, c'est de la thermodynamique .... la puissance électrique minimale nécessaire pour réaliser une électrolyse est juste l'opposé de la variation d'enthalpie libre, qui est inférieure pour
2 Al203 + 3C -> 6 Al + 3 CO2

que pour

2 AL203 -> 6 Al + 3 O2

, y compris quand, comme tu viens de l’admettre, tu as l’information que c’est faux (que tu n’y crois pas peut se défendre, que tu fasses comme si l’information n’existait pas, non).

c'est une information sur le coût, et elle inclut d'autres facteurs que la puissance électrique (y compris peut être les taxes carbone ! )

[Jeudi]

le problème n'est pas de savoir si c'est compliqué, c'est de savoir combien ça coute !

Non, le problème c’est de savoir pourquoi tu te permets d’inventer des arguments (que l’oxydation des électrodes diminuerait la puissance nécessaire, que la rentabilité serait diminuée)

je ne les invente pas, c'est de la thermodynamique .... la puissance électrique minimale nécessaire pour réaliser une électrolyse est juste l'opposé de la variation d'enthalpie libre, qui est inférieure pour
2 Al203 + 3C -> 6 Al + 3 CO2

que pour

2 AL203 -> 6 Al + 3 O2

Parfait, donc avec ta méthode tu as même pas besoin de te renseigner ni sur la température, ni sur la cinétique, ni sur les réactions parasites évitées. Voilà qui devrait accélérer la mise en œuvre industrielle.

[GillesH38]

les réactions parasites je ne vois pas trop lesquelles quantitativement, quant à la chaleur dissipée, elle est nécessaire pour maintenir le bain en fusion, donc je ne vois pas trop pourquoi elle devrait etre très différente - mais je n'ai pas les chiffres de puissance nécessaire, est ce que tu les as toi ?

[Jeudi]

les réactions parasites je ne vois pas trop lesquelles quantitativement

Difficile à dire. Il faudrait que quelqu’un ai cité une thèse sur le sujet, ou à la rigueur un bon article de Wikipedia, ou les deux, et encore la, est-ce qu’on s’en rendrait compte?

[GillesH38]

les réactions parasites je ne vois pas trop lesquelles quantitativement

Difficile à dire. Il faudrait que quelqu’un ai cité une thèse sur le sujet, ou à la rigueur un bon article de Wikipedia, ou les deux, et encore la, est-ce qu’on s’en rendrait compte?

ah oui dans Wikipédia il est mentionné une réaction parasite consommant 5 % de l'énergie ...

https://fr.wikipedia.org/wiki/Productio ... lectrolyse

Le rendement Faraday (rapport de la masse d'aluminium produite à la masse d'aluminium théoriquement déposable) est de l'ordre de 95 % : 95 % de l'électricité « utile » sert à la production et 5 % est perdu dans les réactions secondaires, dont principalement :
2 Al+3CO2 -> Al2O3 +3CO

bon quand même pas beaucoup de marges de gain avec 5 %

Sinon dans la thèse de Helle donnée en lien il est dit

11.2.2. Aspect énergétique.
Malgré les nombreux avantages environnementaux que les anodes inertes pourraient représenter pour I'industrie de l'aluminium, l'aspect énergétique, propre aux cellules d''électrolyse,semble représenter le point faible de cette technologie.En effet, le potentiel de décomposition de I'alumine avec une anode inerte est plus élevée (- -2,2V) que dans le cas d'une anode en carbone(- -1,2V). Cette différence de 1 V sur le potentiel de cellule représente pour une installation industrielle une augmentation de la consommation électrique énorme

(ce qui est exactement ce que je disais, la différence étant justement l'"énergie récupérée par l'oxydation du carbone )

mais dans la suite il est mentionné que la surtension anodique est plus faible pour l'électrode inerte, ce qui compense en grande partie cette différence - sauf que les pertes servent à maintenir le bain en fusion comme je disais, donc il faut trouver comment diminuer les besoins en chauffage, mais on peut penser que des progrès sont aussi possibles pour les anodes en carbone.

[Glycogène]

sauf que les pertes servent à maintenir le bain en fusion comme je disais, donc il faut trouver comment diminuer les besoins en chauffage

Aujourd'hui il y a environ 1MW d'effet Joule par cuve (3 V x 350000 A).
A l'équilibre thermique, il y a donc 1MW de chaleur qui s'échappe par toute la surface de la cuve (dessous, dessus, côtés, conducteurs d'électricité, aluminium et gaz évacués, etc).
Si on veut maintenir la même température avec moins d'effet Joule, il va falloir diminuer les pertes en isolant mieux.
Mais on ne peut pas faire tout ce qu'on veut, car pour éviter que l'électrolyte ronge les parois de la cuve, il faut maintenir une couche solide d'électrolyte le long des parois, ni trop fine, ni trop épaisse (donc par exemple on ne peut pas réduire les perte en isolant plus uniquement le dessus de la cuve, car le flux de chaleur serait alors plus important par les côtés, ce qui ferait fondre l’électrolyte sur les parois). Elle sert aussi de tampon dans le procédé quand il y a des variations du flux de chaleur vers l'extérieur de la cuve, en variant son épaisseur.
Qq éléments sur les pertes des cuves actuelles dans cette thèse : https://savoirs.usherbrooke.ca/bitstrea ... sAllowed=y (p. 9)
(On sent qu'au Québec ils sont à fond sur l'aluminium )

[GillesH38]

l'article de wiki mentionne un rendement global de 50%, mais comme la tension théorique est le double , rien que la puissance thermodynamique est déjà le double de celle nécessaire avec une anode en carbone, donc je ne vois pas comment on pourrait avoir la même puissance totale, ça laisserait zéro en effet Joule ...

[Jeudi]

l'article de wiki mentionne un rendement global de 50%, mais comme la tension théorique est le double , rien que la puissance thermodynamique est déjà le double de celle nécessaire avec une anode en carbone, donc je ne vois pas comment on pourrait avoir la même puissance totale, ça laisserait zéro en effet Joule ...

D’abord c’est chiant tes hommes de paille. Personne n’a affirmé que c’est la même puissance totale (perso je serais surpris que l’information précise soit publique dans le cas d’Elysis). La question était d’essayer de justifier ton scepticisme devant l’information que la rentabilité serait 20% meilleure. La dernière thèse citée par glycogene me semble mettre un point final à cette discussion: d’abord le premier graphique montre les coût de l’électricité pour les procédés courants, ce qui permet d’inférer que doubler ces coûts aurait relativement peu d’influence sur le prix total; ensuite la description technique démontre que 50% des coûts énergétiques vient des pertes thermiques, en particulier à l’anode, qui doit pouvoir être déplacée tous les mois. Dans ce contexte, tu peux continuer de croire que le nouveau procédé sera bien plus coûteux, et moi je vais continuer d’y voir une évaluation plus idéologique que rationnelle, à ranger dans la même boîte que ton scepticisme que 2008 était une crise financière.

[GillesH38]

tu as dit texto

Non, le problème c’est de savoir pourquoi tu te permets d’inventer des arguments (que l’oxydation des électrodes diminuerait la puissance nécessaire, que la rentabilité serait diminuée),

et je répondais sur le fait que je ne l'avais pas "inventé", c'est de la thermodynamique de base , le fait que le carbone s'oxyde diminue le potentiel d'électrode théorique et donc la puissance nécessaire, ce n'est pas une réaction "parasite" comme tu l'as qualifié mais une partie de la réduction de l'alumine qui est assurée par le carbone, l'autre par le courant électrique. Et si tu n'as pas celle du carbone, il te faut plus de puissance électrique.

Maintenant qu'on est d'accord sur ce point, le scepticisme par rapport au coût, ça me parait une réaction tout à fait saine tant que ça n'a pas été réalisé à l'échelle industrielle - le nombre de procédés abandonnés parce que pas assez rentables est bien plus grand que celui retenus, comme rappelle Glycogène, ça fait un siècle qu'on fait des recherches sur les anodes inertes, y a bien une raison pour lesquelles on les a pas encore déployées de manière majoritaire !

[Jeudi]

tu as dit texto

Non, le problème c’est de savoir pourquoi tu te permets d’inventer des arguments (que l’oxydation des électrodes diminuerait la puissance nécessaire, que la rentabilité serait diminuée),

…c’est bien ce que j’ai dit, et maintenant tu inventes que j’aurais changé d’avis.

[GillesH38]

…c’est bien ce que j’ai dit, et maintenant tu inventes que j’aurais changé d’avis.

c'est moi qui suis perdu

tu veux dire que l'oxydation des électrodes ne permet pas baisser la puissance électrique nécessaire à la réduction de l'alumine ?

[Jeudi]

…c’est bien ce que j’ai dit, et maintenant tu inventes que j’aurais changé d’avis.

c'est moi qui suis perdu

Alors on recommence. La question de départ c’est ton scepticisme sur la rentabilité du nouveau procédé à électrode inerte. Dans la rentabilité de ces procédés il y a deux aspects principaux: le coût de l’électricité, et le coût de la main d’œuvre. Comme il est bien évident que les coûts de main d’œuvre seront réduits (preuve que c’est évident: tu n’en parles pas ), allons directement aux coûts énergétiques. Concernant le coût énergétique, il y a le minimum théorique, plus les pertes. Concernant le minimum théorique, tu as raison que, toutes conditions égales par ailleurs, les électrodes actives apportent de l’énergie. Les conditions n’ont aucune raison d’être égales par ailleurs. Dans le procédé classique, les électrodes doivent être assez éloignées pour limiter les réactions parasites (dire qu’elles sont à 5%, c’est comme dire que le confinement n’est pas nécessaire puisqu’il y a peu de morts), ce qui implique une importante surtension (facteur 3 ou 4). Dans le procédé à électrodes inerte, cette surtension est presque certainement moins importante, d’une part parce que les électrodes peuvent être rapprochées sans craindre les réactions parasites, d’autre part parce que la tension minimale dépend de la température (note que la dernière thèse parle d’une tension théorique de 1.7 volts pour le procédé classique, contre 1.1 dans l’article Wikipedia). Finalement, les pertes thermiques représentent la moitié du coût énergétique, et il est bien évident (puisque tu n’en parles pas ) qu’il est plus facile de limiter les pertes thermiques dans un procédé continu que dans un procédé discontinu. Alors pour finir sur ta question, ma réponse dépend de ce que tu veux dire par « puissance électrique nécessaire ». Si tu veux dire « puissance minimale théorique nécessaire à conditions égales par ailleurs », bien sur que c’est vrai. Si tu veux dire « puissance nécessaire en conditions réelles », c’est possible mais ça n’a rien d’évident. Si tu veux dire « et au point que le tout est forcément moins rentable », c’est idéologique plutôt que rationnel.