Magnésium

Le plus léger des métaux usuels, le magnésium est aussi l’un des plus abondants sur Terre, ce qui, en plus d’être au cœur de la chlorophylle, lui ouvre des perspectives durables pour les produits High Tech, sans oublier son rôle essentiel dans l’organisme.

Son nom vient du grec, du nom d’un district de Thessalie qui s’appelait Magnesia, district riche en gisements de carbonate de magnésium. Ce n’est qu’en 1755 que l’élément magnésium fut reconnu par Joseph Black et qu’il fut préparé par électrolyse en 1808 par Humphrey Davy

C’est un métal encore plus léger que l’aluminium (d = 1,74 contre 2,7), d’aspect blanc brillant mais qui s’oxyde et se ternit assez vite lorsqu’il est pur. Non allié, ses propriétés mécaniques sont assez faibles : c’est pourquoi on l’utilise sous forme d’alliages notamment avec l’aluminium.
Il est relativement abondant dans la croûte terrestre : comme métal, son abondance vient après l’aluminium et le fer et est estimée à environ 2 %. Dans l’Univers, il se classe au 9e rang du fait de sa formation au sein d’étoiles par addition de trois noyaux d’hélium au carbone, lui même issu de la fusion de trois noyaux d’hélium.

Les sources d’exploitation sont de deux sortes :

    • l’eau de mer qui en contient en moyenne 1,3 kg/m3. Certaines mers fermées en renferment bien plus : jusqu’à 35 kg/m3. Sa teneur dans le Grand Lac salé de l’Utah est également importante ;
    • les minerais, les principaux étant la magnésite, MgCO3, la dolomite riche en dolomie (Ca,Mg)CO3 qui, après calcination, contient près de 40 % de magnésie, MgO, et le chlorure mixte KCl,MgCl2, 6 H2O des gisements de potasse. La production totale de minerais est de l’ordre de 20 Mt/an, dont plus de la moitié en Chine.

Les carbonates et la dolomie peuvent être utilisés directement comme amendements agricoles pour désacidifier les sols, comme charge dans les peintures, les plastiques et … les dentifrices. La brucite Mg(OH)2 est aussi utilisée pour calmer les brûlures d’estomac.

Toutefois, l’essentiel de la consommation de magnésium concerne l’obtention d’alliages métalliques. La métallurgie du magnésium met en œuvre deux procédés principaux :

    • l’électrolyse en milieu sel fondu, à une température comprise entre 750 et 800 °C d’un mélange NaCl/55,CaCl2/15, MgCl2/30. Les électrodes sont en graphite et acier, le magnésium liquide surnage au dessus du bain fondu à l’abri de l’air ;
    • la réduction dans un four électrique selon le procédé Magnetherm d’un mélange de bauxite et de dolomie par le silicium présent dans un ferrosilicium riche en silicium à 1600-1700 °C sous vide. Le magnésium à l’état de vapeur est condensé et recueilli à l’état liquide et séparé du laitier.

La production mondiale de magnésium est de l’ordre de 760 000 t/an dont près des 2/3 en Chine. Il n’y a plus de production de magnésium primaire en Europe, le dernier producteur français, Péchiney Electro-métallurgie à Marignac, a cessé sa production en 2001. La France importe environ 12 000 t/an de métal.

Les deux principales utilisations du magnésium sont comme élément d’addition dans les alliages d’aluminium (cf. Aluminium) pour 40 %, et dans les alliages de magnésium obtenus majoritairement par fonderie sous pression pour 35 %. Les alliages commerciaux contiennent à coté du magnésium majoritaire 5 à 9 % d’aluminium, 0,2 à 0,9 % de zinc et 0,15 à 0,35 de manganèse.

Ces alliages résistent bien à la corrosion et sont très utilisés dans l’aéronautique, mais aussi pour les boîtiers d’ordinateurs portables, les appareils photos haut de gamme. Ils se généralisent aussi dans l’automobile où la recherche de l’allègement des structures est un grand défi. Les structures des tableaux de bord, l’armature du volant et l’armature des sièges non seulement en automobile, mais aussi dans les TGV duplex mettent en pratique cette lutte contre le poids.

C’est également le cas de différentes pièces de moteur à explosion, mais on se rappelle qu’en compétition, Mercedes, qui fut un pionnier en la matière, arrêta cet emploi à la suite de l’accident catastrophique de 1955 aux 24h du Mans. En effet, même si le magnésium massif n’est pas inflammable, sous forme de copeaux, de poudres, de fils, il s’enflamme facilement par oxydation avec l’oxygène de l’air : une propriété utilisée par le parfait vieux campeur...Il brûle avec une flamme blanche très lumineuse : cette propriété a été très utilisée pour les flash ou lampes éclairs au début de la photographie et commercialisée durant des décennies sous forme d’ampoules à usage unique, comme l’illustre le film Fenêtre sur Cour du grand Alfred

Du point de vue biologique, le magnésium fait partie des oligoéléments de l’organisme. Il joue un rôle dans le transport des substrats, dans la transmission de l’influx nerveux de la synthèse des protéines à la contraction musculaire. Il lutte contre le stress et catalyse de nombreuses réactions métaboliques. La carence en magnésium se signale par une hyperexcitabilité neuromusculaire, une tétanie, des crampes, des tremblements, des troubles digestifs, l’irritabilité et l’insomnie. Enfin, rappelons que dans le monde végétal, il remplace le fer dans le site actif de la chlorophylle (cf. Chlorophylle).

Les sources de magnésium dans l’alimentation se trouvent d’abord dans les céréales mais il faut manger les produits intégraux : pain complet, riz brun, plutôt que ceux qui sont raffinés. Les fruits de mer contiennent également du magnésium, le sel marin, le cacao en sont aussi pourvus. Une alimentation équilibrée, variée et saine doit pouvoir apporter les compléments en magnésium nécessaires.

Pensée du jour
« Avec le magnésium allégez vos véhicules et luttez contre le stress  »

Sources

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