Le profil environnemental des produits en cuivre by Copper in Built Environment

Le profil environnemental des produits en cuivre Une analyse de cycle de vie ‘cradle-to-gate’ pour les tubes, les laminés et les fils de cuivre produits en Europe

La contribution du cuivre au développement durable Jamais le cuivre n‘a revêtu une telle importance pour la croissance durable de la société moderne. Les produits à base de cuivre améliorent l‘efficience économique et la performance environnementale d‘une infinité d‘applications dans de multiples secteurs – énergie, soins de santé, IT, industrie, transport et bâtiment. L’amélioration de la performance environnementale des produits et le renforcement de la durabilité tout au long de la chaîne d’utilisation ont nettement gagné en importance ces dernières années, tant aux yeux des consommateurs que du secteur industriel. Parallèlement, certaines initiatives prises par l’UE, comme le plan d’action pour une production et une consommation durables, favorisent une plus grande efficacité au niveau des ressources et encouragent la commercialisation de produits plus respectueux de l’environnement.

Cette analyse, qui couvre près de 90% de l’ensemble de la production de cuivre métallique et de produits en cuivre de l’UE, a permis de tracer un profil environnement très représentatif du marché européen. Une étude critique réalisée par tierce partie a confirmé la grande qualité, la cohérence et l’exactitude de ces résultats. Comparée aux études antérieures, cette mise à jour assure une couverture géographique beaucoup plus large et intègre des données réelles relatives à l’extraction minière, par opposition aux modèles basés sur la technologie.

L’industrie du cuivre est à l’avant-garde des secteurs industriels qui se sont engagés à réduire l’impact de leurs activités sur l’environnement. Actuellement, un tiers de la consommation d’énergie des unités modernes de production de cuivre en Europe est consacré à la mise en œuvre de mesures de protection de l’environnement. En réponse aux demandes des utilisateurs finaux et des régulateurs, mais aussi aux objectifs de développement durable propres au monde industriel, l’industrie du cuivre a procédé à des analyses détaillées du cycle de vie (ACV) sur les activités de production de cuivre métallique et des principaux demi-produits en cuivre (tubes, fils et tôles).

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L’électricité générée à partir du charbon entraîne une charge environnementale plus élevée par rapport à une combinaison reposant pour une large part sur des sources renouvelables. Toutefois, ce critère échappe en grande partie au producteur de cuivre local.

Notre approche couvre l’extraction des minerais à la mine jusqu’à la production de demi-produits en cuivre des demi-produits en cuivre fait état d’une évaluation allant du “berceau” jusqu’à la sortie de production. Il couvre l’ensemble des étapes de production principales, depuis l’extraction minière du minerai cuprifère (le “berceau”) jusqu’à obtention des demi-produits en usine (la sortie de production). Bien que cette étude soit basée sur l’évaluation du cycle depuis l’extraction jusqu’à la sortie d’usine, la majorité des avantages que la société tire du cuivre sont concentrés durant la phase d’utilisation.

Basée sur des méthodologies clairement définies par la norme internationale ISO 14040/44, l’ACV fournit un profil environnemental global, depuis la production jusqu’à la fin de vie d’un produit en passant par son utilisation. Dans le cas des métaux, elle englobe tous les aspects relatifs à l’extraction du minerai, à la production d’autres matières premières, à l’approvisionnement énergétique et à la production du métal lui-même. Elle inclut, en outre, la phase d’utilisation ainsi que le recyclage ou l’élimination au terme de la vie du produit. À ce titre, elle déborde du cadre strict de l’exploitation minière et radiographie l’impact total du produit, dans une approche dite “cradle to grave” (du berceau au tombeau).

Au départ de ces séries de données à haute valeur ajoutée, divers secteurs industriels intervenant en aval dans la chaîne de valorisation – le bâtiment, l’industrie automobile – sont en mesure d’élaborer les profils environnementaux de leurs propres produits et des systèmes qu’ils mettent en place. Ils peuvent également comparer l’impact que génère l’utilisation du cuivre au lieu d’autres matériaux offrant une performance potentiellement semblable.

Une ACV indique à quels endroits se portent les incidences environnementales les plus grandes et où les améliorations généreraient le plus d’avantages. Ce rapport traitant du cuivre métallique et

Dans un but d’exhaustivité, l’approche “du berceau au tombeau” va encore plus loin en intégrant à la fois la phase d’utilisation et la fin de vie du produit. Profil environnemental du cuivre métallique Le cuivre est fourni sous forme de cathodes au début de la chaîne de valorisation. Son impact environnemental a été quantifié, pour les catégories les plus sollicitées, en termes de potentiel de réchauffement global (PRG) et de demande d’énergie primaire (DEP). Seule une fraction de 20% de l’impact total procède des sites de production du cuivre implantés dans l’UE. Cette fraction est directement influencée par la technologie, les exigences des autorités locales en matière de permis et les normes internes de l’entreprise. Les incidences sont également modulées par la source d’énergie qui alimente le site de production.

Données entrantes pour les demi-produits Mélange européen de cathodes Primaire

Secondaire

Déchets européens Importations

Demi-produits (p.ex. tôle, tube, fil) 4

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L’influence la plus marquée résulte des matières premières utilisées (minerais, concentrés et déchets). Les taux de cuivre présents dans les minerais naturels varient typiquement entre 0,2 et 2,5%. Géologiquement, le cuivre est associé à d’autres métaux précieux et valorisables comme le molybdène, l’argent et l’or (mines multimétaux). Étant donné leurs concentrations naturelles beaucoup plus faibles, les minerais doivent faire l’objet d’un traitement minutieux afin d’en maximiser les rendements. Les techniques minières modernes requièrent moins d’énergie que par le passé, de sorte que la récupération de faibles teneurs en métal demeure rentable. L’utilisation de l’énergie est optimisée lors des phases initiales du broyage afin de maximiser les taux de récupération des métaux lors des stades ultérieurs, en particulier les métaux présents dans la catégorie des terres rares. Cette optimisation accroît l’efficience des ressources, minimise les pertes et augmente le rendement. Après l’extraction et la flottation, les minéraux et les résidus restants sont soit utilisés pour combler les tunnels de mines, soit recouverts pour créer des espaces paysagers. Les roches résiduelles contiennent normalement tellement peu de minéraux qu’elles peuvent être valorisées dans d’autres applications comme la construction de routes. Les scories finales issues des fonderies sont inertes et utilisées pour différentes applications dans le bâtiment et le sablage. Le métal tiré des minerais et des concentrés est qualifié de cuivre primaire. Il peut également être produit à partir de la réintroduction des chutes d’usines dans la chaîne de valorisation en aval ainsi qu’au départ du recyclage de produits arrivés en fin de vie. Bien que ce métal soit qualifié de cuivre secondaire, il présente les mêmes propriétés de performance que le matériau primaire.

Profils environnementaux des fils, tôles et tubes de cuivre Outre l’impact du processus de production lui-même, le cycle de vie d’un demi-produit dépend du mélange de cathodes et de la quantité de déchets ou de chutes qu’il incorpore. Par exemple, une fois son enveloppe en plastique enlevée, le conducteur en cuivre d’un fil ou d’un câble électrique peut être simplement refondu pour être réutilisé. Pour la production de fils de cuivre, l’usage de cathodes de cuivre est plus important en raison des taux de pureté nécessaires pour assurer une conductivité électrique élevée. La production de tubes et de tôles autorise le recours à un volume de déchets beaucoup plus important, ce qui permet de réduire la demande d’énergie et donc le potentiel de réchauffement global par rapport à la production de fils. L’Europe est l’une des rares régions du monde où des producteurs, qualifiés de fondeurs/ raffineurs secondaires, produisent des cathodes de cuivre pur exclusivement à partir de déchets recyclés. Étant donné que de nombreuses applications en cuivre ont une durée de vie très longue, la quantité annuelle de déchets disponibles équivaut approximativement aux niveaux de production d’il y a 20 à 50 ans. L’augmentation permanente du volume global de cuivre utilisé implique dès lors l’injection de matériau primaire dans le circuit puisque le cuivre recyclé ne peut répondre à la demande actuelle. Il est cependant manifeste que l’industrie européenne est en mesure de recycler la totalité du matériau qu’elle est susceptible de délivrer à la sortie des unités de production. Conclusions de l’étude Les mines de cuivre sont des mines multi-métaux Les faibles teneurs naturelles en métaux exigent une technologie moderne et un traitement relativement énergivore pour séparer les métaux et optimiser les rendements.

Etapes de production dominantes L’étape initiale d’extraction du minerai et son traitement sont les principaux contributeurs à l’impact du cycle de vie du cuivre. Chutes et déchets de cuivre La production de cuivre métallique et de demi-produits en cuivre induit une quantité significative de chutes et de déchets, ce qui diminue la nécessité de recourir à l’extraction de minerai primaire et réduit la charge environnementale globale. Demi-produits en cuivre L’investissement continu dans un équipement moderne permet de réduire l’impact environnemental tout au long de la chaîne de valorisation. Les incidences découlant des différents demi-produits dépendent dans une large mesure du profil environnemental de la cathode de cuivre ainsi que de la fraction de déchets et de chutes utilisées pour la production finale. Mélange d’approvisionnement électrique La composition de l’approvisionnement électrique local, qui échappe souvent au contrôle du producteur de métaux, exerce elle aussi un impact significatif.

Entreprises participant à l‘étude sur l‘ACV Antofagasta Minerals Aurubis AG Boliden Codelco Freeport McMoRan Grupo Mexico KGHM KME Group SpA Metallo Chimique Montanwerke Brixlegg Rio Tinto - KUCC Sumitomo Wieland Werke AG Luvata RPD (acquired by Aurubis AG in 2011) Xstrata Copper

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Faits & chiffres Objectifs de l‘ACV - Fournir des données relatives à l‘ACV du cuivre aux industries de transformation en aval, aux instituts de recherche et aux associations professionnelles. - Satisfaire aux exigences fixées par l‘Union européenne, notamment dans le cadre de l‘initiative à l’origine de la base de données européenne des cycles de vie, et contribuer aux politiques européennes d‘optimisation Ressources de la performance des ressources. naturelles - Aider d‘autres organisations à comprendre et faire part des impacts environnementaux corrects des produits en cuivre utilisés dans les applications en fin de chaîne. - Créer et diffuser un ensemble de données harmonisé, fiable et précis concernant le cycle de vie du cuivre, en collaboration avec l‘UE et l‘industrie du cuivre. - Fournir aux acteurs intéressés des critères solides qui leur permettent de choisir leurs matériaux en pleine connaissance de cause. - Engager un dialogue avec la chaîne d‘approvisionnement.

Extraction Déchets et chutes et transformation

Résultats de l‘ACV (en termes de potentiel de réchauffement global - PRG) en fonction des sources d‘impact 1. Résultats contrôlables direct ement au niveau du site de production européen 2. Résultats indirects découlant du mélange d‘approvisionnement local en énergie primaire 3. Autres rejets indirects survenant plus en amont dans la chaîne de valorisation

Les contributions du cuivre pour relever les défis environnementaux de l‘UE

Minerai

Extraction minière

Broyage / Production de concentré

Concentré de Molybdène

Concentré de cuivre

Pyrométallurgie

Hydrométallurgie Fusion

Rejets dans l‘eau

Conversion Usine d‘acide

Cuivre blister

Purification des scories

Affinage thermique Anode (de cuivre)

Au, Ag, Ni, Pt, ...

Rejets dans l‘air

Lixiviation

Matte (de cuivre)

H2SO4

Extraction par solvant

Extraction par électrolyse

Raffinage électrolytique

Rejets dans le sol

Déchets / Résidus

Cathode (de cuivre)

Demi-produits Déchets et chutes (propres)

Produit Catégorie d‘impact

Valeur

TÔLE (0,6 mm / 1 m², 5,35 kg) Potentiel de réchauffement global 10,6 kg CO2 éq. Demande d‘énergie primaire 142,9 MJ TUBE (15x1 / 1 m, 0,39 kg) Potentiel de réchauffement glo- 0,93 kg CO2 éq. bal Demande d‘énergie primaire 13,04 MJ WIRE (1 mm², 1 m, 0,00892 kg) Potentiel de réchauffement glo- 0,0378 kg CO2 éq. bal Demande d‘énergie primaire 0,472 MJ

Fusion, alliage Cathodes : répartition en Europe

Valeur de l‘ACV - Les principaux impacts exercés sur l‘environnement tout au long du cycle de vie sont identifiés, ce qui permet d‘optimiser la performance environnementale d‘un produit dès le début du processus. - L‘analyse permet d‘éviter le transfert d‘impacts d‘une fraction de la chaîne d‘approvisionnement vers une autre. - Les effets de chaque matériau sur l‘ensemble du cycle de vie du produit sont rendus visibles. - La communication avec les acteurs intéressés et les décideurs politiques peut être améliorée. - L‘étude démontre l‘attachement de l‘industrie à souscrire aux principes d‘un développement durable.

Matière première

49 %

Coulée continue / semi continue 42 % Extrusion / Extrusion continue

Laminage à chaud

Laminage à froid

Tréfilage

Fil

Pie Chart

Tôle / Bande

Tube

9% Tube de cuivre

25 %

46 %

Fil de cuivre

Cathode de cuivre primaire

14 %

63 %

23 %

Cathode de cuivre secondaire

Importations de cuivre

L’UE mettant sans cesse davantage l’accent sur les “technologies vertes” nécessaires pour atteindre ses objectifs énergétiques en 2020, il devient de plus en plus important de comprendre les cycles de vie des matières premières. Les concepteurs et ingénieurs continuent à explorer de nouvelles manières de fabriquer des produits qui optimisent le rendement des ressources initiales tout en offrant une performance supérieure. L’ACV constitue un apport précieux pour l’élaboration des choix politiques dès lors qu’elle envisage à la fois les impacts globaux et les incidences à l’échelle macroscopique. Elle fournit les profils environnementaux de matières premières et de solutions technologiques potentiellement concurrentes. Le cuivre, par exemple, est le meilleur conducteur d’électricité et de chaleur après l’argent, et il améliore l’efficacité et la performance des applications où il est mis en œuvre. En règle générale, le recours accru au cuivre permet d’économiser de l’énergie et de réduire les rejets de CO2. Le cuivre améliore également l’efficacité fonctionnelle de toutes les formes d’énergie renouvelable : éoliennes, panneaux photovoltaïques, énergie marémotrice et systèmes solaires thermiques.

Cette ACV met en évidence l’importance du recyclage des déchets dans l’optique d’une diminution de l’impact sur l’environnement. Elle insiste sur la nécessité d’un plus grand soutien aux initiatives de collecte et de recyclage locales et nationales, l’industrie étant en mesure de recycler la totalité des matériaux qui sort des chaînes de production. En procédant de la sorte, l’industrie du cuivre pourra : - continuer à imaginer des innovations qui enforceront la compétitivité européenne, - stimuler la croissance économique tout en réduisant les pertes énergétiques, - lutter contre le changement climatique et réduire les incidences environnementales découlant de la consommation des ressources. ``Cradle to gate / to grave`` Au début d‘une étude de type ACV, les limites du système sont clairement définies; il s‘agit en l‘occurrence de déterminer quelles étapes du processus ou phases du cycle de vie elle va englober. L‘option „cradle to gate“ englobe l‘ensemble des étapes de production depuis la matière première extraite de la terre („cradle“) jusqu‘aux produits finis sortant des chaînes de production („gate“). L‘approche „cradle to grave“ va encore plus loin en incluant aussi la phase d‘utilisation et la fin de vie du produit.

29 % Tôle de cuivre

20 %

53 % 27 %

Réf. Protocole WRI/WBCSD GHG

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Pour en savoir plus à propos de l’ACV Des informations plus détaillées relatives à cette étude sont disponibles sur le site web de notre Centre de compétence en cycle de vie, à l’adresse www.copper-life-cycle.org. Ce site fournit également des informations générales sur les aspects les plus importants relatifs à l’utilisation des données ayant trait au cycle de vie et sur les méthodologies utilisées pour le cuivre. Il propose aussi un lien permettant aux praticiens du domaine de contacter nos experts.

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