1. Introduction

• 1.1 Description du secteur
• 1.2 Portée du code
• 1.3 Élaboration du code
• 1.4 Structure du code

La production d’aluminium primaire est une industrie majeure au Canada et tout particulièrement au Québec avec une capacité de production d’environ 3 millions de tonnes annuellement (2,96 Mt en 2010).¹ L’aluminium métallique est extrait de l’alumine (oxyde d’aluminium, Al₂O₃·xH₂O) qui provient lui-même de gisements de bauxite par un procédé de réduction électrolytique dans un bain en fusion composé de fluorure d’aluminium et de cryolithe à une température approximative de 960 °C. Un équivalent de 0,2–0,25 tonne d’aluminium est normalement produit pour chaque tonne de bauxite. Outre le procédé de réduction électrolytique, le secteur de l’aluminium primaire comprend plusieurs activités connexes incluant la production de l’alumine métallurgique, la fabrication des anodes en carbone, et la calcination du coke de pétrole. Toutes ces activités nécessitent l’utilisation d’électricité, de carburants et de matières premières (p. ex., coke de pétrole, bauxite, fluorure d’aluminium, cryolite, brai de goudron, etc.) qui entraînent des émissions de polluants atmosphériques. Le dioxyde de soufre (SO₂), les matières particulaires (PT), les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les fluorures totaux et les oxydes d’azote (NO_X) en sont les principaux.

Les ministres de l'Environnement des gouvernements fédéral, provinciaux et territoriaux prennent des actions pour mieux protéger la santé humaine et l'environnement en entérinant la mise en œuvre du nouveau système de gestion de la qualité de l’air (SGQA). Le SGQAcomprend les normes canadiennes de qualité de l’air ambiant (NCQAA) pour les particules fines et l’ozone troposphérique, les exigences de base relatives aux émissions industrielles (EBEI) et la gestion des zones atmosphériques par les gouvernements provinciaux et territoriaux. Pour le secteur de l’aluminium, des EBEIont été développées pour les PT, les HAP et le SO₂ et il a été recommandé qu’un code de pratiques (code) soit élaboré afin de réduire les émissions de P_2,5.

Parmi les rejets de poussières, les particules fines avec un diamètre aérodynamique inférieur à 2,5 microns (P_2,5) sont les plus dangereuses pouvant entraîner de graves troubles de santé lorsqu’elles atteignent les poumons. Au Canada, environ 45 % des émissions de P_2,5découlent des sources fixes de combustion du bois de chauffage et d’autres combustibles alors que 20 % proviennent des activités de transport (routier, hors route, ferroviaire, maritime, etc.). La différence (soit 35 %) résulte des activités industrielles. Selon les données de l’Inventaire National des Rejets de Polluants (INRP) d’Environnement Canada, une grande proportion des émissions de particules rapportées par le secteur de l’aluminium primaire canadien sont des P_2,5(représentant 51 % des émissions de PT en 2009).

1.1 Description du secteur

Le secteur de l’aluminium primaire englobe plusieurs activités de production permettant d’en arriver à un produit fini à un coût concurrentiel (fig. 1-1). On distingue quatre activités importantes associées à la production d’aluminium, soit :

• les installations de production d’alumine métallurgique à partir de la bauxite,
• les unités de calcination du coke de pétrole,
• les installations de production d’anodes précuites,
• les installations de réduction de l’alumine (ou d’électrolyse).

Une aluminerie canadienne est typiquement composée de l’usine d’électrolyse et de la fabrique d’anodes précuites alors que les autres activités peuvent être indépendantes de l’aluminerie. Deux des alumineries canadiennes comprennent seulement une usine d’électrolyse et achètent leurs matières premières (anodes précuites scellées) au lieu de les fabriquer sur place ou les obtiennent d’une autre installation appartenant à la même entreprise.

Les activités primaires sont soutenues par des activités d’appoint incluant les services portuaires et/ou ferroviaires pour le transport des matières premières vers les différentes usines, et les centrales hydroélectriques régionales qui permettent de réduire les coûts de production. L’aluminium produit est ensuite pris en charge par un service de vente ou des ateliers de produits à valeur ajoutée.

Usines de réduction de l’alumine en aluminium

En 2010, le secteur canadien de production de l’aluminium primaire comportait dix alumineries réparties entre trois entreprises (Rio Tinto Alcan (RTA) avec 46 % de la capacité de production; Alcoa à 36 %; Aluminerie Alouette (AA) à 18 %; voir tableau 1-1). La production canadienne à hauteur d’un peu moins de 3,0 Mt d’aluminium en 2011 représentait environ 12 % de la production mondiale. Des dix alumineries actuellement en service, huit utilisent une technologie avec anodes précuites, ce qui représente environ 85 % de la production canadienne. La différence provient des alumineries exploitant une technologie Söderberg dont les niveaux d’efficacité et de performance environnementale sont bien inférieurs aux technologies avec anodes précuites.² Ainsi, il est prévu que toutes les installations de technologie Söderberg seront fermées ou modernisées d’ici 2015 menant vers une production exclusive d’aluminium avec anodes précuites au Canada. Malgré ces fermetures anticipées, la production canadienne d’aluminium est appelée à augmenter à moyen terme face à un marché de l’aluminium en progression. En effet, plusieurs projets d’investissement sont actuellement en déploiement (p. ex. Kitimat et Jonquière) ou à l’étude (p. ex. Baie-Comeau et Sept-Îles) qui permettraient, si le marché est favorable, d’augmenter la capacité de production des alumineries canadiennes à environ 4 Mt.

Fabriques d’anodes précuites

Six des huit alumineries canadiennes utilisant une technologie à anodes précuites fabriquent leurs propres anodes dans un atelier adjacent à l’usine de réduction d’alumine (tableau 1-1). Seules les alumineries de Laterrière et de Baie-Comeau obtiennent leurs anodes précuites d’une fabrique externe. Les six fabriques d’anodes précuites ont une capacité de production d’environ 1 300 kt/a, pouvant desservir une production d’environ 2,3 Mt d’aluminium. Cette capacité de production pourrait augmenter dans le futur avec les différents projets de modernisation à l’étude.

Usines de calcination du coke vert

RTA exploite les trois usines de calcination du coke de pétrole (coke vert) à Kitimat, Arvida et Strathcona pour la production de coke calciné entrant dans la composition de la pâte anodique crue (l’usine de Strathcona appartient également à Alcoa à 31 %). Les trois usines de calcination de coke ont une capacité combinée de production de coke calciné de plus de 500 kt/a (tableau 1-1). Cette capacité permet d’alimenter en coke une production équivalente de 1,4 Mt d’aluminium, en supposant une consommation anodique nette de 420 kg/t d’aluminium et un contenu en coke de l’anode précuite de 85 %.³ Ces usines couvrent plus de 75 % des besoins en coke calciné des alumineries de RTA (incluant ABI Alcoa et excluant Alouette) au Canada.⁴

Usine d’affinage de la bauxite pour la production d’alumine métallurgique

Au Canada, seul RTAexploite une usine d’affinage de la bauxite, soit l’usine Vaudreuil à Jonquière qui produit annuellement environ 1,5 Mt d’alumine métallurgique et de produits chimiques de spécialité (p. ex., alumines commerciales, fluorure d’aluminium, hydrates commerciaux), alimentant ainsi une grande partie du réseau d’usines d’électrolyse de RTA dans la région du Saguenay. La différence est importée des grands pays producteurs (Australie, Brésil, Guinée) qui alimentent également l’usine Vaudreuil en bauxite.

^a Détenue à 25 % par RTA.
^b Détenu à 39 % par Alcoa.
^c Appartient à un consortium (RTA, Austria Metall AG, Hydro Aluminium, SGF, Marubeni) dont RTA détient 40 %.
^d Plus de 70 % de la production d’aluminium provient des cuves d’électrolyse à anodes précuites.
^e La production de l’usine a récemment diminué (251 kt en 2008; 224 kt en 2009; 184 kt en 2010) en raison du projet de modernisation de l’aluminerie qui remplacera progressivement les cuves Söderberg et qui permettra d’augmenter la capacité à 400 ktd’aluminium/an.
^f Usine ne fabriquant pas d’anodes précuites, mais plutôt des briquettes alimentant l’usine d’électrolyse Söderberg.
^g Valeurs obtenues à partir de l’Inventaire national des rejets de polluants (INRP) pour l’année 2010.

1.2 Portée du code

Ce code s’applique aux installations liées au secteur de l’aluminium primaire, soit les usines de réduction d’alumine, les fabriques d’anodes précuites, les usines de calcination du coke vert, et les usines d’affinage de la bauxite. Les activités d’appoint incluant les services portuaires et/ou ferroviaires pour le transport des matières premières, les centrales hydroélectriques régionales, les centres de réfection des cuves d’électrolyse et les ateliers de produits à valeur ajoutée ne sont pas couverts par ce code tout comme les activités associées au procédé d’électrolyse Söderberg.

Ce code a été développé dans le cadre des exigences de base qualitatives relatives aux émissions industrielles (EBEI qualitatives) de la politique du SGQAd’Environnement Canada permettant de faciliter et d’encourager l’amélioration continue de la performance environnementale des installations du secteur de l’aluminium au Canada. Il expose ainsi les préoccupations liées aux émissions de particules fines (P_2,5) pour chacune des activités primaires et établit en conséquence des recommandations permettant de réduire ce type d’émission. En raison des contraintes inhérentes aux technologies, l’objectif global du présent code ne vise pas à éliminer complètement les émissions de P_2,5, mais cherche plutôt à les contrôler à l’aide de mesures et pratiques de travail efficaces. D’ailleurs, le code ne prend pas en considération les pratiques qui nécessiteraient un changement technologique majeur pour une installation existante. La conception d’installations futures pourra prévoir d’autres technologies qui minimisent davantage les émissions en les intégrant dès la conception, comme par exemple la sur-aspiration aux cuves activée lors des ouvertures des capots ou l’utilisation d’un système d’oxydation régénérative pour la destruction des émissions de brai.

Même si les recommandations sont formulées de façon claire et précise quant aux résultats attendus, elles devraient être appliquées au moment et dans la situation où cela est approprié, en fonction du contexte propre à chaque installation. Par conséquent, le code ne se préoccupe pas de quantifier l’effet qu’aurait chaque recommandation sur les émissions de P_2,5. Il doit plutôt être considéré comme un outil de base pour le développement d’un programme de bonnes pratiques par les installations sans être contraignable à des fins réglementaires. Par contre, les recommandations formulées ici n’atténuent en rien la portée et l’application des exigences légales des administrations municipales et des gouvernements provinciaux et fédéral.

1.3 Élaboration du code

Le code a été élaboré par Environnement Canada en consultation avec les représentants de l’industrie de l’aluminium et d’autres intervenants. L’information sur les procédés d’exploitation et les bonnes pratiques de travail découlent de diverses sources incluant des revues techniques et scientifiques, ainsi que des codes de pratiques écologiques publiés par Environnement Canada, la Commission européenne, la Banque mondiale, et le Light Metals Research Centre (LMRC) de l’Université d’Auckland en Nouvelle-Zélande.

Le LMRC a publié récemment un guide traitant des émissions de fluorures gazeux et particulaires à l’intention de l’industrie de l’aluminium primaire chinois permettant de comprendre les facteurs agissant sur les émissions de fluorure et d’établir de bonnes pratiques de travail pour leur contrôle.⁵ Plusieurs des solutions proposées dans ce guide permettraient de contrôler les rejets de particules fines et sont donc au cœur des recommandations proposées dans le présent code. Les recommandations ont également été développées en fonction de la situation du secteur de l’aluminium primaire canadien en 2012, notamment en ce qui concerne les technologies de contrôle des émissions atmosphériques en place. 

1.4 Structure du code

Le code décrit les activités d’exploitation (section 2) et les préoccupations associées aux émissions de particules par ces mêmes activités (section 3). Les pratiques de travail recommandées pour le contrôle des émissions de particules fines sont présentées à la section 4. Finalement, la section 5porte sur une approche généralisée pour la mise en œuvre et le suivi du code par les établissements concernés.

¹ The Aluminum Association, Canadian Primary Aluminum Production.
² European Commission, Integrated Pollution Prevention and Control – Draft Reference Document on Best Available Techniques for the Non-Ferrous Metals Industries, Juillet 2009.
³ Mirchi, A. A. et al., Alcan Characterisation of Pitch Performance for Pitch Binder Evaluation and Process Changes in an Aluminium Smelter, Light Metals 2002.
⁴ Rio Tinto Alcan Inc., Anode Grade Coke & Coke Calcination, présentation pour Environnement Canada, août 2011.
⁵ Light Metals Research Centre, Fluoride Emissions Management Guide (FEMG), Version 4, février 2011.