L’aluminium est un élément chimique de symbole Al. Il a treize protons dans son noyau, d’où son appartenance au groupe numéro 13 du tableau périodique des éléments. C’est un métal pauvre, également appelé métalloïde, car il a des propriétés métalliques et non métalliques.
Corps simple, l’aluminium est un métal blanc-argenté de faible densité, ce qui le rend très léger. Il est très ductile et malléable. De plus, il est l’un des éléments les plus abondants sur Terre, représentant environ 8 % de la masse des matériaux de la surface solide de la planète. Cependant, à cause de ses propriétés hautement réactives, il est rare de le voir sous sa forme pure. En effet, exposé à l’air, il est rapidement recouvert par une couche d’oxyde d’aluminium Al2O3. Même dans des conditions défavorables, comme en présence d’eau ou d’acide, cette épaisse couche reste stable et protège contre la corrosion.
D’autre part, en raison de sa grande réactivité, l’aluminium est un catalyseur et un additif précieux dans l’industrie chimique. Il améliore les propriétés physiques et accélère les réactions chimiques des matériaux auxquels il est combiné. Bien qu’il soit présent dans la nature et puisse être absorbé par les organismes vivants, il n’est pas considéré comme un oligo-élément. En effet, il n’a pas été démontré qu’il est essentiel pour la vie ou la santé des êtres vivants. À l’état naturel, l’aluminium est combiné avec plus de 270 minéraux différents, dont les plus connus sont la bauxite (le principal minerai), la néphéline, la leucite, l’andalousite, la sillimanite et la muscovite. La bauxite est le principal minerai, sous la forme d’oxyde hydraté, d’où on extrait l’alumine. En 2010, 211 millions de tonnes de bauxite dans le monde en 2010. L’Australie, la Chine, le Brésil, l’Inde et la Guinée font partie des pays producteurs avec un taux d’extraction respectif de 33,2 %, 19 %, 15,2 %, 8,5 % et 8,2 %. À la fin de cette même année, on a estimé que la Guinée détenait approximativement 28 milliards de tonnes de bauxite, soit plus du quart des réserves mondiales.
Les événements ci-après retracent l’histoire de l’aluminium qui a conduit à des développements futurs dans sa production et ses diverses utilisations.
Entre 1941 et 1959, la France a frappé des pièces de monnaie en aluminium dans plusieurs dénominations, dont 50 c, 1 F, 2 F et 5 F.
Vers la fin des années 1970, la production mondiale d’aluminium a diminué. Des producteurs tels que le Canada, l’Australie et la Russie sont entrés sur le marché, entraînant une concurrence. Les principaux producteurs d’aluminium ont perdu leur pouvoir de contrôle sur les prix du marché. Le prix de l’aluminium a commencé à baisser progressivement.
L’aluminium est un métal aux propriétés physiques et chimiques remarquables qui le rendent indispensable dans de nombreux domaines.
Les produits en aluminium ont naturellement une couleur gris argentée. Elle est due en partie à la couche d’oxyde d’aluminium qui se forme à la surface du métal en présence d’air. Cette fine couche, d’une épaisseur de 5 à 10 nanomètres, protège l’aluminium contre diverses formes de corrosion (feuilletisant, galvanique, corrosion sous contrainte, filiforme, etc.). D’ailleurs, il est possible de renforcer cette résistance à la corrosion ou d’agrandir artificiellement l’épaisseur de la couche d’oxyde grâce à des traitements de surface tels que l’anodisation ou le thermolaquage. L’anodisation permet également de donner une teinte colorée à l’aluminium.
D’autre part, l’aluminium pur est le deuxième métal le plus malléable et le sixième métal le plus ductile. Sa densité d’environ 2,7 g/cm³ en fait un métal relativement léger par rapport à l’acier (environ 7,8 g/cm³) ou le cuivre (environ 8,9 g/cm³). Les alliages d’aluminium sont également faciles à usiner et à mouler, ce qui les rend adaptés pour les processus de corroyage et de fonderie.
L’aluminium est un excellent conducteur d’électricité et de chaleur. Il est également un bon isolant électrique lorsqu’il est revêtu d’une couche d’oxyde d’aluminium, qui le protège contre la corrosion. De plus, l’aluminium est paramagnétique, ce qui signifie qu’il n’est pas magnétique à l’état naturel. Toutefois, il peut être magnétisé temporairement lorsqu’il est soumis à un champ magnétique externe. L’aluminium devient translucide aux rayons ultraviolets extrêmes lorsqu’il est bombardé par un laser à électrons libres. Grâce à sa transparence aux neutrons, il émet une forme de rayonnement électromagnétique.
Dissout en solution, l’aluminium se retrouve sous forme d’ions Al3+. Ils sont produits par la réaction de l’aluminium avec des acides. À chaud, il réagit rapidement avec l’oxygène présent dans l’air pour former une fine couche d’oxyde d’aluminium Al2O3, (connue sous le nom d’alumine). Quand l’aluminium entre en contact avec une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium (soude), il subit une réaction exothermique pour produire de l’aluminate de sodium et de l’hydrogène gazeux, suivant l’équation chimique :
2Al + 2(Na+, OH−) + 6H2O ⟶ 2(Na+, Al(OH)4−) + 3H2.
Les hydroxydes d’aluminium sont obtenus en précipitant une solution contenant des cations Al3+ avec une base comme l’hydroxyde de sodium (NaOH) ou l’ammoniaque (NH3). Selon les conditions de précipitation, différentes phases cristallographiques telles que la gibbsite, la boehmite et la bayerite se forment. L’aluminium est également utilisé en tant que réducteur fort dans des procédés tels que l’aluminothermie, dans lequel l’aluminium est utilisé pour réduire les oxydes métalliques en métal. De plus, il est souvent préféré au magnésium en pyrotechnie dans les feux d’artifice, car il est moins cher et produit des effets plus spectaculaires.
L’aluminium possède 22 isotopes connus, allant de 21 à 42 en nombre de masse, ainsi que quatre isomères nucléaires. Cependant, seul l’isotope 27Al est stable (il ne subit pas de désintégration radioactive naturelle) faisant de l’aluminium un élément monoisotopique. Il représente la majorité de tout l’aluminium naturel, avec une durée de vie très longue (une demi-vie est estimée à environ 7,17×105 années [2]). De ce fait, l’aluminium est aussi considéré comme un élément mononucléidique. Sa masse atomique est de 26,9815386(8) u.
Cependant, il existe un radio-isotope, le 26Al, produit par la spallation dans l’atmosphère, en quantités minimes dans la nature. Cet isotope radioactif est utile en géomorphologie et en paléosismologie. Autrefois présent à hauteur d’environ 10 % dans une nébuleuse ayant créé le Système solaire, sa proportion a été déterminée en analysant des échantillons de très anciennes météorites. L’isotope se désintègre en magnésium 26 et possède une demi-vie d’environ 0,717 Ma. Il permet entre autres de :
Les autres isotopes sont des demi-vies inférieures à 7 min et la plupart des demi-vies sont inférieures à une seconde.
En 1999, l’Astdr (Agence pour les substances toxiques et les maladies) a publié un rapport qui estime la quantité d’aluminium présente dans le corps humain d’un sujet contemporain des pays industrialisés à environ 30 à 50 mg. Selon ce rapport, l’aluminium se répartit dans l’organisme de la manière suivante :
Cependant, une source plus récente a fait état de la présence de l’aluminium dans les tissus du corps, à raison de 50 % dans les poumons, 25 % dans les tissus mous et 25 % dans les os.
Selon l’encyclopédie Römpp Lexikon Chemie de 2013, l’organisme humain contient 50 à 150 mg d’aluminium. Il est important de noter que la quantité d’aluminium consommée par chaque individu varie en fonction de l’état de ses reins, son âge et sa génétique. Des tests ont été réalisés sur des hommes et d’autres mammifères avec une même dose standardisée ingérée. Les résultats ont montré que la concentration d’aluminium dans le plasma sanguin peut varier du simple au triple selon le cobaye étudié.
Il nécessite l’utilisation d’un isotope radioactif d’aluminium, le 26Al. Les résultats montrent que 99 % de l’aluminium sanguin se trouve dans la fraction plasmatique 24 heures après l’injection. Au fil du temps, une partie de l’aluminium se lie aux érythrocytes (globules rouges) jusqu’à 14 % du taux total d’aluminium dans le sang. L’étude révèle également que l’aluminium se lie principalement à deux types de protéines dans le plasma sanguin : la transferrine (80 %) et l’albumine (10 %). Les protéines de bas poids moléculaire (LMW) transportent les 10 % restants dans le sang. L’aluminium lié à la transferrine est principalement déposé dans la rate et le foie, celui lié à LMW se fixe essentiellement sur les os.
Chaque jour, les êtres humains ingèrent entre 10 et 40 mg d’aluminium. Normalement, entre 99 % et 99,9 % de cet aluminium est éliminé dans les selles sans être absorbé dans le tractus gastro-intestinal. Cependant, la solubilité du composé chimique, le pH du bol alimentaire et la présence d’agents complexants chélateurs peuvent influer sur ce taux. Par exemple, l’acide citrique présent dans le jus de citron augmente l’absorption d’aluminium de 2 % à 3 %.
En moyenne, entre 1 ‰ et 3 ‰ de l’aluminium provenant de l’alimentation et de l’eau potable sont absorbés dans le tractus gastro-intestinal. Cependant, chez les individus souffrant de la maladie cœliaque ou ayant une perméabilité intestinale anormale, cette quantité peut être plus élevée.
Dans le cas d’une personne en bonne santé, environ 83 % de l’aluminium absorbé est éliminé progressivement, principalement par les reins. Si ces organes fonctionnent correctement, ils peuvent évacuer 3 à 20 µg d’aluminium par litre d’urine. L’utilisation de chélateurs tels que l’EDTA ou la déféroxamine peut également accélérer cette élimination.
La demi-vie correspond à la durée nécessaire pour que la quantité d’aluminium diminue de moitié dans l’organisme. Elle varie en fonction de la dose, de la durée d’exposition à l’aluminium et de la redistribution de cet élément à partir des organes qui l’ont stocké.
La demi-vie de l’aluminium se divise en trois phases. Tout d’abord, la moitié de l’aluminium dans l’organisme est éliminée en quelques heures seulement. Ensuite, 50 % de ce qui reste est évacué en quelques semaines. Enfin, il faut en général attendre plus d’un an pour éliminer la moitié de ce qui reste après la deuxième phase..
La détection de l’aluminium dans les os peut être effectuée par l’utilisation du colorant azurine solochrome. Les personnes prenant régulièrement des médicaments antiacides aluminiques ou souffrant d’une perméabilité intestinale anormale, comme la maladie cœliaque, peuvent présenter un taux élevé d’aluminium dans les os.
L’encéphalopathie aluminique, qui est une maladie liée à l’ostéomalacie chez les patients souffrant d’insuffisance rénale chronique, a presque disparu après l’élimination de l’aluminium du dialysat. Cependant, il peut se lier à l’hydroxyapatite des os même après son élimination de l’organisme.
Des études ont montré que l’aluminium et le fer sont présents dans les mêmes tissus et organes dans le cas de l’hémochromatose et de la drépanocytose. Cependant, il n’est pas clair si cette co-localisation joue un rôle dans la pathogenèse de ces deux maladies ou si elle est simplement une coïncidence.
D’ailleurs, lors d’interventions chirurgicales pour remplacer la hanche ou le genou, la corrosion des implants prothétiques en titane grade V, qui contient de l’aluminium et du vanadium, peut se produire.
Des études sur la présence de l’aluminium dans le cerveau ont été réalisées dans différents pays, notamment aux États-Unis, en Australie et en France. Les tests ont été effectués sur des animaux de laboratoire. Les résultats ont montré que de l’aluminium marqué par radioactivité est visible dans leur cerveau quinze jours après avoir ingéré une quantité d’aluminium équivalente à celle qu’une personne pourrait absorber en buvant un seul verre d’eau traité à l’alun.
L’aluminium ne reste pas longtemps dans le sang, avec une demi-vie d’environ 8 h. Cependant, si les reins ne fonctionnent pas correctement, une accumulation dangereuse d’aluminium peut se produire dans le corps. Particulièrement dans le cerveau et les os, comme c’est le cas chez les personnes souffrant d’insuffisance rénale et nécessitant une dialyse.
La biodisponibilité de l’aluminium (capacité à être absorbé par l’organisme) et son taux d’absorption intestinale dépendent de plusieurs facteurs.
L’aluminium existe sous différentes formes (métal, poudre, nanoparticules, vapeur, minéral, etc.). Chacune d’entre elles possède une biodisponibilité distincte.
Le pH mesure l’acidité ou l’alcalinité d’une solution. Il a une influence sur la biodisponibilité et le taux d’absorption intestinale de l’aluminium. Par exemple, l’aluminium est plus soluble dans les environnements acides comme l’estomac, ce qui facilite sa dissolution et son assimilation. Si l’eau d’une boisson a un pH légèrement acide, alors l’aluminium qu’elle contient sera facilement absorbé par l’organisme. En effet, le taux d’aluminium libre dans une solution d’hydroxyde d’aluminium varie significativement selon le pH de la solution. Pour l’eau de boisson, le taux d’aluminium disponible est mille fois plus élevé à pH 4,2 qu’à un pH légèrement alcalin de 7,4.
L’absorption d’aluminium par voie orale est un phénomène courant qui peut survenir lorsque des aliments ou des boissons contaminées sont ingérés. En Allemagne, par exemple, dans les années 1980, le cacao et les produits à base de cacao contenaient 33 µg/g d’aluminium, tandis que les feuilles de thé noir avaient un teneur de 899 µg/g et celui des épices 145 µg/g. Ces aliments couramment consommés sur le marché allemand ont montré une augmentation générale de la contamination, suivant l’ordre suivant : boissons > aliments d’origine animale > aliments d’origine végétale. Les taux observés sont considérés comme sans danger pour les personnes en bonne santé. Il existe cependant un risque d’exposition à l’aluminium à travers les couverts, les emballages et les contenants ainsi que par inhalation ou absorption à travers la peau.
Les chélateurs sont des composés qui ont la capacité de se lier à des ions métalliques comme l’aluminium pour les rendre moins biodisponibles.
Des chercheurs ont d’ailleurs mené une étude en Espagne au début des années 2000 pour déterminer la quantité d’aluminium présente dans différents types de boissons. Les résultats ont montré une variation considérable des niveaux d’aluminium :
L’emballage des produits est un facteur important pour la présence d’aluminium dans l’alimentation. Une teneur plus élevée en aluminium est constatée dans les canettes métalliques par rapport aux bouteilles en verre. En Espagne, les chercheurs ont extrapolé les données de consommation moyenne de boissons pour estimer que l’apport alimentaire quotidien en aluminium pour une personne était d’environ 156 µg par jour.
Une étude a examiné la lixiviation de l’aluminium à partir d’une casserole en aluminium lors de la cuisson de chou rouge. Différents aliments acides, tels que le jus de citron (pH 2,6), le vinaigre de vin et le vinaigre de cidre de pomme ont été ajoutés. Les résultats ont montré que même une faible acidité augmente la libération de l’aluminium. En effet, la teneur en aluminium du chou rouge a augmenté de manière significative :
Ces résultats expliquent pourquoi l’absorption intestinale de l’aluminium est plus élevée au début du duodénum (partie la plus acide par rapport au reste de l’intestin).
La Food and Drug Administration (FDA) a évalué que l’apport moyen d’aluminium pour un individu se situe entre 2 et 14 mg par jour au début du 21ème siècle. Néanmoins, ces chiffres varient en fonction de l’âge, du sexe et du régime alimentaire de chacun.
Les boissons et les aliments sont les principales sources d’exposition à l’aluminium, qui a de nombreuses applications dans l’industrie alimentaire. Il est couramment utilisé comme anti-agglomérant pour éviter la formation de grumeaux dans les aliments tels que le sel, le cacao en poudre ou le lait en poudre. Il est également utilisé comme :
À noter que les fromages fondus précoupés vendus sous emballage individuel contiennent une quantité significative d’aluminium. Aux États-Unis et au Canada, il est autorisé d’avoir jusqu’à 50 mg d’aluminium par tranche.
D’ailleurs, les composés d’aluminium tels que le chlorure d’aluminium ou le sulfate d’aluminium sont couramment employés en tant qu’additifs alimentaires. Ils servent à donner de la couleur aux croustilles de maïs, aux confitures, aux gâteaux, aux bonbons et aux glaces.
En dehors de l’alimentation, l’aluminium est également présent dans certains produits tels que les cosmétiques, les médicaments et les vaccins. Les écrans solaires et les déodorants à base d’alun sont des exemples de produits cosmétiques contenant de l’aluminium qui peut être absorbé par la peau. De plus, certains vaccins injectables contiennent des adjuvants vaccinaux aluminiques.
Les employés de l’industrie de l’aluminium, en particulier ceux qui travaillent dans les fonderies ou dans les entreprises d’impression et d’automobile, sont quotidiennement exposés à l’aluminium.
Selon l’Afssa, la quantité d’aluminium provenant de l’eau potable est probablement inférieure à 5 % par rapport aux autres sources alimentaires. La quantité maximale d’aluminium autorisée dans les eaux utilisées pour les traitements de dialyse est de 30 µg/l, conformément aux normes de la pharmacopée européenne et française. Cette limite vise à protéger la santé des patients.
Ci-dessous, vous trouverez les différents niveaux d’exposition à l’aluminium dans les aliments à travers plusieurs nations.
Selon une étude, la consommation moyenne d’aluminium d’un citoyen équivaut à environ 50 % de l’apport hebdomadaire tolérable (AHT). Ce dernier est fixé à 1 mg/kg de poids corporel/semaine pour une personne en bonne santé par l’Agence européenne de sécurité des aliments (EFSA). Les nourrissons et les jeunes enfants, en particulier ceux qui ne sont pas exclusivement allaités au sein ou qui suivent un régime alimentaire riche en soja, sans lactose ou hypoallergénique, peuvent dépasser légèrement cet AHT. Les adolescents (11-14 ans) ont également été identifiés comme ayant des taux élevés d’aluminium.
L’ajout d’aluminium provenant de produits cosmétiques et pharmaceutiques, ainsi que de matériaux de contact alimentaire non revêtus, entraîne aussi un dépassement significatif de l’AHT fixé par l’EFSA, même chez l’adulte. Les auteurs de l’étude affirment que ces résultats sont représentatifs des consommateurs en Europe et dans le monde. Ils soulignent qu’il est essentiel de réduire l’exposition globale de la population à l’aluminium pour éviter de dépasser régulièrement l’apport tolérable sur toute la vie.
Dans les années 1990, aux États-Unis, la FDA (Food and Drug Administration) Total Diet Study a montré que la consommation quotidienne d’aluminium était de :
La principale source d’aluminium se trouvait dans les aliments préparés avec des additifs alimentaires contenant de l’aluminium, notamment les produits céréaliers et les fromages fondus. Toujours au début des années 1990, selon Greger, entre 1 à 10 mg/j de l’apport aluminium viendraient d’aliments frais non transformés tels que les fruits, les légumes, la viande et le poisson.
De plus, 50 % des Américains ingéraient jusqu’à 24 mg/j d’aluminium sous forme d’additifs. Environ 45 % d’entre eux consommaient 24 à 95 mg/j d’aluminium, tandis que près de 5 % en avaleraient plus de 95 mg/j. Cette évaluation a été réalisée en tenant compte, pour la première fois, des taux d’aluminium ajoutés aux aliments et déclarés par les fabricants vers la fin des années 1970.
Selon une étude menée entre 2006 et 2010, un japonais moyen ingère quotidiennement 41,1 µg/kg (microgrammes par kilogramme de poids corporel) d’aluminium). Cela équivaut à une consommation journalière de 2 363 µg par personne. En comparaison, la consommation quotidienne d’arsenic total est de 2,31 µg/kg, soit 138 µg/j et par personne. Quant à la consommation journalière d’arsenic inorganique, elle est de 0,260 µg/kg, soit 15,3 µg/j et par personne. D’un autre côté, la consommation de plomb est de 0,0928 µg/kg, soit 5,40 µg/j et par personne.
Selon des études scientifiques, l’apport quotidien en éléments tels que le TA (tétravalent antimoine), le Pb (plomb) et l’Al (aluminium) varie en fonction du sexe. Cette variation est principalement due à la quantité d’aliments ingérés par chaque individu.
Au début du 21e siècle, 30 % des Chinois consommaient une quantité d’aluminium supérieure à la ration hebdomadaire tolérable provisoire (PTWI).
Une analyse de 256 échantillons de nourriture à Hong Kong a révélé des taux élevés d’aluminium dans les plats préparés et les produits de boulangerie, en moyenne :
Depuis les années 1990, on sait que lorsque des aliments acides sont cuits dans des feuilles d’aluminium, une contamination se produit. Elle sera d’autant plus importante lorsque des des marinades ou des sauces acides sont en contact des feuilles. De plus, l’aluminium est employé comme un additif alimentaire et colorant, de numéro d’identification E173.
En 2021, le BFR allemand a mis au point une méthode d’analyse pour détecter les résidus d’aluminium dans des produits destinés à entrer en contact avec des aliments. Elle consiste à extraire l’aluminium à partir d’un échantillon. On le met dans des récipients en verre préalablement nettoyés à l’acide nitrique. Puis, il est rincé plusieurs fois à l’eau ultrapure. Le BFR demande en outre que les produits analysés soient employés dans leur totalité ou dans une proportion représentative.
Le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC) n’a pas répertorié l’aluminium comme étant cancérigène. Toutefois, il a classé l’extraction de d’aluminium comme étant cancérigène de niveau 1, c’est-à-dire avéré pour l’homme. Les travailleurs exposés à des niveaux élevés d’aluminium pendant la production sont les plus à risque.
Note : En janvier 2012, la revue scientifique Journal of Applied Toxicology a publié une étude in vitro montrant les conséquences négatives des sels d’aluminium (chlorhydrate d’aluminium et chlorure d’aluminium) sur les cellules épithéliales mammaires humaines.
On a identifié plus de 25 substances différentes contenant de l’aluminium qui peuvent être présentes dans les produits cosmétiques, sous forme de sels d’aluminium. Comme c’est le cas pour les déodorants avec le chlorohydrate d’aluminium, réputé pour ses propriétés anti transpirantes.
En 2011, l’Afssaps a publié un rapport qui fait état du manque de données fiables sur les risques d’absorption cutanée de l’aluminium présent dans les produits cosmétiques. Les études actuellement disponibles ne sont pas de qualité suffisante pour répondre aux exigences. Un rapport similaire a été publié par la Commission européenne en 2014.
Cependant, en se basant sur les données disponibles chez l’Homme, le rapport de l’Afssaps précise qu’une concentration maximale de 1,2 % d’aluminium dans les produits cosmétiques ne présente pas de risques osseux ou neurotoxiques pour une utilisation quotidienne à long terme.
L’Afssaps préconise aux producteurs de cosmétiques de réduire la concentration d’aluminium dans les produits déodorants et anti-transpiration à 0,6 %. La limite légale pour le chlorhydrate d’aluminium et le zirconium anhydre est de 20 %. De plus, l’Afssaps conseille aux consommateurs de ne pas utiliser les cosmétiques qui contiennent de l’aluminium sur les lésions et les irritations cutanées (après le rasage, micro-coupures). Cette recommandation doit être visible sur les emballages des produits concernés.
Sont considérées comme sources potentielles de contamination par l’aluminium dans les dispositifs médicaux :
D’ailleurs, la campagne de vaccination de masse menée à la suite de la pandémie de grippe A (H1N1) en 2009-2010 a ravivé la polémique. En effet, environ 47 % des vaccins disponibles sur le marché contenaient de l’aluminium comme adjuvant.
En 2004, l’Afssaps a mené une étude épidémiologique pour évaluer les effets des vaccins contenant des adjuvants aluminiques sur la santé humaine. D’après les données recueillies, il conclut qu’il n’y avait pas de syndrome clinique spécifique associé à l’utilisation de ces vaccins.
En 2013, le Haut Conseil de la Santé Publique (HCSP) a rendu public un rapport intitulé « Aluminium et vaccins ». En conclusion : les données scientifiques recueillies ne sont pas suffisantes pour mettre en doute la sécurité des vaccins contenant de l’aluminium. Toutefois, le HCSP avertit que la remise en cause de ces vaccins sans justification scientifique pourrait avoir des conséquences graves, notamment sur la réapparition de maladies infectieuses.
En 2016, l’Académie de pharmacie a publié un rapport sur les adjuvants aluminiques présents dans les vaccins. Les résultats ont montré que la présence d’aluminium au niveau du site d’injection du vaccin n’était pas liée de manière certaine à l’apparition de la myofasciite à macrophages (MFM) ni à l’incorporation du métal dans les macrophages.
La perfusion de fluides ou de sang chez les patients nécessite de les réchauffer à l’aide d’appareils spécifiques. En raison du potentiel de toxicité de l’aluminium, l’agence britannique des dispositifs médicaux met en garde contre l’utilisation des plaques d’aluminium non revêtues, comme c’est le cas avec l’enFlow IV fabriqué par Vyaire Medical. Elle ne doit intervenir qu’en dernier recours. En effet, ces plaques libèrent des quantités potentiellement nocives d’aluminium lorsqu’elles entrent en contact avec les solutions d’électrolyte équilibrées du plasma.
Depuis 1992, le Centre Birchall de l’Université de Keele (Grande-Bretagne) mène des recherches sur la chimie bioinorganique de l’aluminium et du silicium. L’étude porte sur les effets de l’aluminium sur la santé humaine. Depuis 2005, un colloque annuel (Keele meeting) se tient pour faire le point sur les dernières découvertes. Lors de la 11e édition de 2015 (28 février au 5 mars) à l’université de Lille, l’alerte sur les suspicions de toxicité de l’aluminium sur la santé humaines sont devenues des certitudes.
Selon Christopher Exley, professeur en chimie bioinorganique à l’université de Keele et directeur scientifique du colloque : « Il est essentiel que nous levions le sujet de l’écotoxicité de l’aluminium et de son rôle dans les maladies humaines et plus particulièrement celles du système nerveux central dont la maladie d’Alzheimer. Il est évident que nous sommes confrontés quotidiennement à l’aluminium dans des domaines où son innocuité n’a jamais été testée et encore moins démontrée comme la vaccination, l’immunothérapie et les cosmétiques ».
Depuis les années 1980, des chercheurs et des professionnels de la santé ont exprimé leurs préoccupations quant aux effets sur la santé de l’aluminium, avérés et potentiels. Les plus vulnérables tels que les enfants, les personnes âgées et les personnes atteintes de maladies rénales sont au cœur de leurs inquiétudes. Actuellement, il est largement admis que l’aluminium est capable de provoquer des dommages au système nerveux, car il est neurotoxique.
L’ion aluminium Al3+ est un ion positif chargé qui peut provoquer des réactions d’oxydation dans les cellules. Seul ou en synergie avec le fer, il est capable de stimuler la production de peroxyde d’hydrogène (H2O2) dans les cellules. En gros, le peroxyde d’hydrogène est une molécule réactive de l’oxygène qui cause des dommages oxydatifs en réagissant avec d’autres molécules importantes dans les cellules comme :
L’ion aluminium Al3+ réagit aussi avec l’ion superoxyde pour produire du superoxyde d’aluminium, une molécule encore plus réactive que le radical superoxyde. De plus, il est capable de stabiliser l’ion ferreux (Fe2+) en empêchant son oxydation en Fe3+. Ce dernier entraîne une réaction de Fenton très cytotoxique susceptible d’endommager les cellules et les tissus. L’ion Al3+ interfère négativement avec l’électrophysiologie cérébrale qui peut provoquer des perturbations, particulièrement dans les processus cognitifs tels que la mémoire et l’apprentissage.
En outre, de petite taille, L’ion aluminium Al3+ a une charge élevée. Il a la capacité de se substituer avec d’autres ions métalliques de même taille dans les protéines structurales et les enzymes. C’est notamment le cas avec le magnésium (Mg2+) et le fer ferrique (Fe3+). La substitution du Mg2+ par l’Al3+ dans les ATPases et d’autres protéines dépendantes du Mg2+ modifie leur activité.
Par ailleurs, dans le système circulatoire, environ 80 à 90 % de l’aluminium plasmatique est transporté par la même protéine transport du fer. Par conséquent, lorsque l’ion aluminium Al3+ est lié à ces protéines, il est transporté dans tout le corps, car les reins ne peuvent plus le filtrer. Ainsi, il est capable de traverser la barrière hématoencéphalique avec l’aide de la transferrine. Il perturbe le métabolisme intracellulaire du fer et du magnésium dans le cerveau.
D’un autre côté, le métabolisme du calcium dans les cellules est également affecté par la présence de l’ion aluminium Al3+. Cela se produit de différentes manières, notamment par :
Le rapport charge/taille élevé de l’ion aluminium Al3+ lui confère une grande stabilité lorsqu’il est lié à des ligands cellulaires. En effet, des études ont montré qu’il se dissocie de ces molécules environ 104 fois moins vite que le Mg2+ et 108 fois moins vite que le Ca2+.
D’ailleurs, l’aluminium alkylé est un catalyseur de polymérisation à température et à pression ambiante. Cela permet de produire des polymères tels que le polyéthylène à partir d’éthylène, comme l’a montré Karl Ziegler, lauréat du prix Nobel de chimie en 1963. Cette propriété suggère que l’aluminium intracellulaire joue éventuellement un rôle dans la maladie d’Alzheimer. Il se lie aux peptides-tau et amyloïdes, formant des filaments hélicoïdaux appariés à la chaîne droite. Cependant, on retrouve une grande différence entre les polyadditions étudiées par Ziegler et la manière dont les liaisons peptidiques se forment dans les protéines. Selon Walton en 2014, il est encore incertain si l’aluminium joue un rôle catalytique dans la polymérisation des systèmes biologiques.
Une accumulation excessive d’aluminium peut causer divers problèmes de santé. On retrouve entre autres :
Des encéphalopathies, dont l’encéphalopathie des dialysés (ou démence des dialysés) a été constatée dès 1972. En 1978, on a attribué la maladie à la présence d’aluminium dans le dialysat utilisé lors de la dialyse, en plus d’un apport oral d’hydroxyde d’aluminium pour réguler l’hyperphosphorémie chez les patients. Depuis, la réglementation européenne exige que les centres de dialyse contrôlent l’exposition des patients à l’aluminium. Cette mesure a entraîné une diminution des taux sériques moyens d’aluminium chez les patients, passant de 61,8 ± 47,5 μg·l-1 en 1988 à 25,78 ± 22,2 μg·l-1 en 1996. Cependant, une des complications de l’accumulation d’aluminium dans le système nerveux central est la myofasciite à macrophages.
Elle a été observée chez des chats de laboratoire exposés à de l’aluminium par voie externe, comme l’utilisation d’une crème riche en aluminium.
Selon le modèle animal, une accumulation excessive d’aluminium dans l’organisme est susceptible de causer des troubles de la mémoire et de l’apprentissage.
Bien que les mécanismes exacts ne soient pas encore clairement compris, il est possible que l’aluminium provoque une inflammation cutanée et une réponse immunitaire anormale. Il contribue ainsi au développement du psoriasis.
Elles peuvent être causées par une exposition prolongée à l’aluminium. Pendant un mois, on a donné à des rats une ration quotidienne d’aliments contenant 40 ou 50 mg de chlorure d’alumine. Les résultats ont révélé des dommages pathologiques graves tels que la congestion de la veine centrolobulaire, l’accumulation de lipides, l’infiltration lymphocytaire et la dilatation sinusoïdale. Les niveaux de MNHEP, de transaminases (AST et ALT), de phosphatase alcaline et de lactate déshydrogénase (LDH) ont également augmenté de manière significative. Cette même étude a également conclu que la propolis peut contrer les effets toxiques du chlorure d’aluminium (AlCl3).
L’absorption, l’utilisation et le métabolisme du fer peuvent être affectés par l’aluminium, entraînant ainsi une carence en fer et, par conséquent, une anémie.
L’aluminium interfère avec la fonction de la vitamine D et de la parathormone, deux hormones qui jouent un rôle important dans le métabolisme osseux. Cela conduit, par la suite, à une ostéomalacie, une maladie dans laquelle les os deviennent mous et fragiles.
L’exposition à l’aluminium perturbe le métabolisme du glucose et augmente le risque de développer des troubles neurologiques.
Depuis plusieurs années, on soupçonne une incidence de l’aluminium sur la maladie d’Alzheimer chez les patients qui y ont été exposés pendant une période prolongée. Toutefois, au bout de quarante années de recherche, en 2018, aucune preuve avérée n’est venue étayer cette supposition.
Selon Novaes et ses collègues en 2018, l’accumulation de l’aluminium dans l’organisme est considérée comme cardiotoxique. Les lésions cardiaques sont dépendantes de la dose d’aluminium présente dans l’organisme. Dans le cas du rat, une exposition prolongée à cet élément entraîne une fibrose cardiaque, une myocardite et un dépôt de glycoconjugués.
De plus, l’accumulation d’aluminium dans le tissu cardiaque provoque un déséquilibre intense des minéraux ainsi qu’une oxydation de l’ADN génomique. Elle entraîne également une dégénérescence des organites dans les cardiomyocytes et des anomalies structurelles et ultrastructurales du tissu cardiaque. Ces anomalies provoquent :
Ce remodelage pathologique continu du cœur est associé à des effets pro-inflammatoires et pro-oxydants induits par l’aluminium. Un arrêt cardiaque peut se produire. Toutefois, les mécanismes autour de ces effets nécessitent encore plus de précisions.
Au fil des ans, des inquiétudes ont été exprimées concernant la possible nocivité de l’aluminium pour l’être humain.
En 1998, le département de pathologie de l’hôpital Henri-Mondor de Créteil (groupe Nerf-Muscle) ainsi que le Germmad (Groupe d’étude et de recherches sur les maladies musculaires acquises et dysimmunitaire) de l’Association française contre les myopathies ont identifié, par histologie, un syndrome qu’ils ont appelé « myofasciite à macrophages » (MFM). Celui-ci a été défini médicalement en 2003.
En 2001, des éléments de preuve en 2001 ont suggéré une liaison entre l’aluminium présent dans les vaccins et ce syndrome. En effet, cet élément a été détecté dans des biopsies musculaires.
En décembre 2000, le ministère de la santé ( DGS/Direction Générale de la Santé) a interpellé les agences de sécurité sur les risques liés à l’exposition à l’aluminium pour la santé, dans le cas de la maladie d’Alzheimer notamment. L’Afssaps (Agence française de sécurité sanitaire des produits de santé), l’Afssa (Agence française de sécurité sanitaire des aliments) et l’InVS (Institut de veille sanitaire) sont les concernées. Pour évaluer la situation, l’Afssaps a décidé de mener une enquête sur la présence d’aluminium dans les produits de santé à la fin de la même année.
En 2003, l’Afssaps, l’Afssa et l’InVS ont publié le rapport « Évaluation des risques sanitaires liés à l’exposition de la population française à l’aluminium ». Selon l’Afssaps, les données en ce qui concerne l’absorption cutanée de l’aluminium présent dans les produits cosmétiques ne sont pas encore pertinentes. L’InVS a également conclu que les données disponibles étaient insuffisantes pour confirmer ou non les effets de l’aluminium sur la santé. Bien que la qualité des eaux de boisson soit bien surveillée, les effets des emballages en aluminium ne sont pas étudiés.
En 2004, une étude menée par Darbre et ses collègues a suggéré une possible relation entre l’aluminium des antitranspirants et le risque de cancer du sein chez les femmes. Par la suite, la Direction générale de la Santé a demandé à l’Afssaps d’évaluer la question.
En octobre 2011, l’Afssaps a publié un rapport sur l’évaluation des risques liés à l’utilisation de l’aluminium dans les produits cosmétiques. Selon le rapport, l’utilisation de sels d’aluminium dans les déodorants et les antiperspirants peut présenter un risque pour la santé humaine. En effet, 18 % des sels d’aluminium peuvent pénétrer la peau blessée ou irritée. Par conséquent, l’Afssaps a recommandé aux fabricants de diminuer la teneur de ces produits en composés d’aluminium ou de les remplacer par des alternatives plus sûres. Elle a également demandé de limiter la quantité d’aluminium dans les produits à 0,6 %, car certains déodorants contenaient jusqu’à plus de 20 % d’aluminium. Elle a incité les fabricants à inclure un avertissement sur leur emballage et à apposer un avertissement sur les boîtes.
Cependant, en 2012, les grands industriels de la cosmétique n’ont pas suivi ces recommandations. Dans un nouvel avis, l’Afssaps a pris en compte une étude d’absorption cutanée fournie par les industriels du secteur cosmétique, qui était manquante dans le rapport de 2003, ainsi qu’une synthèse des données toxicologiques basée en partie sur l’avis de l’Autorité européenne de sécurité des aliments (EFSA).
En janvier de cette année-là, un documentaire nommé « Aluminium, notre poison quotidien » a été diffusé sur France 5. Ce reportage met en évidence les risques d’exposition de l’homme aux sels d’aluminium solubles. À la suite de cette diffusion, l’Association Santé Environnement France, composée de médecins, a appelé à une prise de conscience de la population concernant la toxicité de ce métal.
Le 12 mars 2012, une enquête diffusée sur TF1 au Journal de 20 heures a rapporté les résultats d’une recherche menée par le Dr Olivier Guillard et le Pr Alain Pineau. Elle a prouvé que les sels d’aluminium présents dans les déodorants et les antiperspirants peuvent passer dans la circulation sanguine. Surtout lorsque la peau est abîmée, épilée ou rasée. Ces résultats ont été publiés dans des revues scientifiques telles que Toxicology Mechanisms and Methods et Journal of Inorganic Biochemistry. Le reportage a souligné que les entreprises cosmétiques n’ont pas révisé leurs pratiques pour autant.
Par ailleurs, en mars 2013, Arte a consacré une soirée Thema pour passer en détail la toxicité de l’aluminium. Les discussions ont porté sur les conséquences des additifs à base d’aluminium, l’industrie des produits dérivés, la présence de l’aluminium dans l’eau potable des réseaux de villes ainsi que sur les effets de cette substance sur les maladies neurologiques.
Pour rappel, la phytotoxicité de l’aluminium se réfère aux effets nocifs de l’aluminium sur la croissance et le développement des plantes. Environ la moitié des terres arables dans le monde sont naturellement acides et contiennent de l’aluminium natif (sous forme de latérite, d’argile, etc.). Lorsque le pH des sols est inférieur à 5,0 (acide), l’aluminium devient biodisponible pour les plantes, ce qui peut être toxique pour elles. Absorbé par les racines sous forme d’ions Al3+, il perturbe le fonctionnement des enzymes et des protéines végétales. Cela peut empoisonner les plantes, sauf celles qui sont tolérantes à l’aluminium. À un pH de 4,5, l’aluminium devient mobile et biodisponible.
Au cours des années 1960 et 1970, le phénomène de pluies acides a aggravé la situation. La teneur en acide élevée des eaux de surface et des lacs ont engendré la dissolution et la détérioration d’un nombre accru d’ions aluminium Al3+. Les plantes aquatiques et palustres en furent gravement affectées. Cette constatation a été prouvée scientifiquement en Suède et en Norvège, en 1970. L’acide sulfurique (qui vient de la combustion de charbons et de fuels non désoufrés) s’est combiné avec le soufre pour produire de l’hydroxysulfate d’aluminium, suivant la réaction :
Al(OH)3 + H2SO4 ⟶ Al(OH)SO4 + 2h2O.
C’est un sel nocif qui limite le développement des plantes dans les sols acides, car les fonctions cellulaires des plantes sont altérées par l’aluminium. Ce dernier interagit négativement avec l’adénosine triphosphate (‘ATP) synthase des cellules végétales et les protéines de la paroi cellulaire. De plus, la glutathion S-transférases (GST6) et la glutathion S-transférale tau-19 (ATGSTU19) peuvent également favoriser la phytotoxicité de l’aluminium.
Le traitement du sol avec du calcium exogène est une solution efficace pour contrer les effets négatifs de l’aluminium sur la croissance des plantes. Une fois que le pH du sol atteint une valeur supérieure à 5,0, l’aluminium se lie aux silicates en formant un cation hydroxy polymère.
L’ajout de calcium joue un rôle crucial dans la réduction de l’inhibition de la croissance végétale causée par l’aluminium. Il abaisse aussi l’accumulation de ce métal dans les tissus végétaux. Ce processus est en effet étroitement lié aux protéines impliquées dans le cycle de l’acide tricarboxylique (TCA).
Les agriculteurs traditionnels ont en outre sélectionné des variétés de plantes plus tolérantes à l’aluminium. Plus récemment, des plantes transgéniques telles que l’Arabidopsis ont été produites pour être plus résistantes.
L’aluminium est largement utilisé en raison de sa légèreté et de sa bonne conductivité électrique et thermique. En ajoutant de petites quantités d’autres éléments tels que le magnésium, le cuivre, le silicium et le manganèse, il peut former des alliages avec des propriétés variées. Les alliages d’aluminium se divisent d’ailleurs en deux catégories : les alliages de corroyage et les alliages de fonderie.
L’aluminium métallique est en outre employé dans de nombreux domaines, notamment :
L’utilisation de l’aluminium est vaste et comprend également les câbles électriques en raison de son moindre coût et de sa faible densité par rapport au cuivre. Cependant, afin de transporter la même quantité d’électricité, les câbles en aluminium nécessitent plus de matière que les câbles en cuivre. D’ailleurs, les scientifiques et les ingénieurs s’intéressent au développement de nouveaux procédés pour l’aluminium. Celui de la torsion sous haute pression de l’aluminium en est un exemple. Il permet en effet d’atteindre des limites d’élasticité similaires à celles des aciers.
L’aluminium est un élément très répandu dans la croûte terrestre, représentant 8 % de la masse de l’écorce terrestre. Il est généralement présent sous forme d’oxyde dans les roches que sous forme métallique. La principale source de cet élément est la bauxite, qui contient approximativement 52 % d’alumine.
Pour extraire l’alumine (Al2O3) de la bauxite, on a le choix entre le procédé Bayer et le procédé Orbite.
Dans le procédé Bayer, on traite la bauxite avec une solution de soude pour obtenir un précipité d’hydroxyde d’aluminium Al(OH)3. Ce dernier est à son tour chauffé pour produire l’alumine. L’aluminium est ensuite extrait par électrolyse de l’alumine, dans des cuves d’électrolyse. Pour abaisser le point de fusion de l’alumine de 2040 °C à 960 °C, on additionne de la cryolithe (Na3AlF6), du fluorure de calcium (CaF2), du fluorure de lithium et d’aluminium (Li3AlF6) et du fluorure d’aluminium (AlF3). Durant le processus, on constate des émissions de gaz carbonique, de monoxyde de carbone CO, d’hydrocarbures aromatiques polycycliques HAP et des fluorures.
Il est intéressant de noter que pour obtenir une tonne d’aluminium, on doit traiter entre 4 à 5 tonnes de bauxite. La quantité importante d’énergie utilisée est très importante, allant de 13 000 à 17 000 kWh, soit entre 47 et 61 GJ.
En 2021, la production mondiale d’aluminium par électrolyse a été dominée par la Chine qui a produit 39 000 000 t d’aluminium. L’inde se place en deuxième position avec 3 900 000 t, suivi de près par la Russie (3 700 000 t) et le Canada (3 100 000 t) [3]. Toutefois, en raison de l’augmentation du coût de l’énergie, certaines usines européennes, en particulier en Slovaquie, ont été contraintes d’interrompre leur production d’aluminium primaire en 2022.
Selon les données de 2018, les entreprises ci-dessous dominent la production d’aluminium primaire dans le monde :
Alcoa et Rio Tinto ont travaillé avec les autorités canadiennes et québécoises ainsi qu’Apple, pour développer un procédé de production d’aluminium « zéro émission ». La nouvelle technologie sera opérationnelle à partir de 2024 dans une usine au Québec. Elle utilise des matériaux brevetés par Alcoa à la place des électrodes classiques à base de carbone, avec pour unique sous-produit l’oxygène pur.
Les deux entreprises ont créé une coentreprise, Elysis, pour mettre en place cette technologie. Cette dernière pourrait réduire de 6,5 millions de tonnes les émissions de gaz à effet de serre si elle est appliquée dans toutes les usines d’aluminium du Canada. Cette réduction équivaut à retirer 1,8 million de voitures de la circulation.
Quant à la valeur de l’aluminium, elle varie constamment en fonction des conditions du marché, de la demande et de l’offre ainsi que d’autres facteurs économiques et géopolitiques. À titre de référence, le prix de l’aluminium sur la principale bourse pour les métaux non ferreux, le London Metal Exchange (LME), était de 3 002,2 $/t en janvier 2022, pour chuter à 2 488,2 $/t [4] en janvier 2023.
La production d’aluminium est associée à trois types de pollution directe :
De plus, la fabrication de l’aluminium exige une importante quantité d’électricité, approximativement deux fois plus que celle requise pour produire de l’acier. Toutefois, certains pays comme l’Islande, utilisent une énergie renouvelable telle que la géothermie, pour extraire l’aluminium de la bauxite qu’ils importent.
Depuis les années 1900, le recyclage de l’aluminium est pratiqué et a augmenté de manière constante. Ce métal peut être indéfiniment recyclé, sans pour autant perdre ses qualités. Toutefois, dans sa refonte, on ne doit pas mélanger les différents alliages. Les produits obtenus deviennent alors rapidement poreux.
En Europe, la proportion recyclée dans la consommation totale d’aluminium est passée de 50 % en 1980 à plus de 70 % en 2000. Le processus de recyclage de l’aluminium est plus rentable, car il ne nécessite que très peu d’énergie par rapport à la production primaire (-95 %). De plus, en utilisant une tonne d’aluminium récupéré, on économise jusqu’à quatre tonnes de bauxite.
En France, la gestion du recyclage de l’aluminium est assurée par des centres de tri qui se chargent de trier manuellement ou automatiquement les pièces en fonction de leur forme et de leur dimension. La seconde option est la plus couramment employée, car elle permet d’augmenter considérablement la productivité. Les machines de tri à courant de Foucault, qui ont été inventées par le thermodynamicien Hubert Juillet en 1984, sont les plus utilisées pour cette pratique.
L’aluminium trié est ensuite refondu pour être transformé en aluminium de seconde fusion. Ce dernier est utilisé dans la fabrication de nouveaux produits tels que les pistons ou les culasses dans l’industrie de l’automobile. Toutefois, les petits articles en aluminium comme les capsules de café ou les feuilles d’aluminium sont susceptibles d’être ignorés lors du processus de tri en raison de leur taille réduite.
Afin d’améliorer le recyclage de l’aluminium en France, plusieurs initiatives ont été lancées, notamment des campagnes de sensibilisation, des partenariats public-privé et des projets de recherche. Pour n’en citer que :
Ce club a prouvé la faisabilité du recyclage de produits tels que les capsules de machines à café, les feuilles d’aluminium, les bouchons et les couvercles. Il a ainsi démontré que les taux de recyclage de l’aluminium peuvent être doublés.
Cette initiative a pour but d’améliorer le processus de recyclage des emballages métalliques. En gros, elle met à la disposition des centres de tri des outils techniques et financiers pour optimiser le tri et le traitement des matériaux. Le projet a réussi à rassembler plus de cinq cents collectivités et trois millions d’habitants, qui adhèrent pleinement à ce projet. Note : le recyclage de l’aluminium fournit une opportunité socio-économique importante, en particulier pour les pays en développement. En effet, le recyclage permet non seulement de réduire les coûts d’extraction de l’aluminium à partir de minerai brut, mais il contribue également à la création d’emplois locaux dans le secteur du recyclage.
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