Paul Héroult

Paul Héroult, né le 10 avril 1863 à Thury-Harcourt (Calvados) et mort le 9 mai 1914 à Antibes (Alpes-Maritimes), est un physicien français. Il est l'inventeur de l'électrolyse de l'aluminium et du four à arc électrique pour l'acier.

Paul Héroult est né au faubourg Saint-Bénin de Thury-Harcourt, un petit village de la vallée de l'Orne, dans le département du Calvados. Son père, Patrice, et son grand-père sont tanneurs. Sa mère, Élise Lepetit Desaunay, est la fille du maître du relais de poste d'Harcourt.

À l'âge de sept ans, pour éviter la guerre de 1870, ses parents l'envoient chez une parente en Angleterre où il séjourne pendant trois ans. Il y apprend l'anglais, langue qui lui sera extrêmement utile dans sa vie professionnelle^[1]. À son retour, il est placé au pensionnat à Caen. Le responsable de l'établissement pratique une conception « à la dure » de l'éducation des élèves. Paul Héroult en garde un dégoût pour l'enseignement classique.

En 1875, son père déplace sa tannerie de la Normandie vers la région parisienne et l'installe à Gentilly, sur les bords de la Bièvre. Paul est scolarisé au collège Sainte-Barbe à Paris^[2] où il manifeste un goût prononcé pour la physique, la chimie et la mécanique, et se fait remarquer par ses inventions qu'il traduit en croquis dans ses cahiers. C’est au collège Sainte-Barbe, à l’âge de quinze ans, qu’il a l'occasion de lire le traité d'Henri Sainte-Claire Deville sur l'aluminium (De l'aluminium, ses propriétés, sa fabrication et ses applications, 1859)^[3]. À cette époque, l'aluminium est aussi cher que l'argent. Il est utilisé, par exemple, pour des objets de luxe, des bijoux, etc. Héroult veut mettre au point un procédé pour le rendre moins cher, ce qu'il réussira à faire huit ans plus tard en découvrant le procédé de l'électrolyse de l'aluminium.

Paul Héroult obtient son baccalauréat ès sciences à l'âge de 17 ans. Il est admis en octobre 1881 en classe préparatoire au Lycée Jean-Baptiste-Say. En juillet 1882, il est admis à l'École des mines de Paris (classé douzième sur vingt-six). Il a comme professeur de chimie générale Henry Le Chatelier. À l'examen d'octobre, Paul Héroult n'est que dix-septième sur vingt. Seuls les dix premiers sont reçus. Il échoue. Il prétend que son éviction est la conséquence d'un chahut et notamment d'une éponge lancée en direction du directeur des études^[4].

Il s'engage comme volontaire au 20^e régiment d'artillerie à Poitiers. Il est libéré en 1884.

Le père de Paul Héroult meurt en 1885. Les affaires de la tannerie familiale sont mauvaises. Plutôt que de gérer problèmes de la tannerie, Paul Héroult se lance dans une recherche pour la production d'aluminium. En juillet 1885, il réunit une équipe dont certains membres ont été élèves à l'École des mines avec lui : Louis Merle, Jules Faucher, Lucien Jan-Kerguistel, de Dianous de la Perrotine, Longuet. Louis Merle est le fils de Henry Merle qui créa l'usine de production chimique d'aluminium de Salindres dans le Gard^[5].

À l'issue d'un échec causé par une température trop importante, il a l'idée d'ajouter de la cryolithe pour abaisser la température. Puis il entreprend d'ajouter une petite quantité d'oxyde métallique^[5].

Après divers déboires, échecs et avec le soutien financier de sa mère, il dépose son brevet le 23 avril 1886. Le brevet, portant le numéro 175711, s'intitule Procédé électrolytique pour la production de l'aluminium^[5].

Il exprime sa demande de la manière suivante : « Le procédé que je désire breveter pour la préparation de l'aluminium consiste à décomposer de l'alumine, en dissolution dans un bain de cryolithe en fusion, par le courant électrique aboutissant au bain. L'oxygène se rend à l'anode et brûle avec elle. L'électrode positive, c’est-à-dire l'anode, est à remplacer après combustion, mais cette combustion empêche la polarisation et assure, par cela même, la constance dans l'énergie et dans l'action du courant électrique. Le bain sert indéfiniment s'il est alimenté d'alumine. »^[5]

Paul Héroult rencontre Alfred Rangod, alias Pechiney, qui dirige la Compagnie des produits chimiques d'Alais et de la Camargue pour trouver un partenaire. La rencontre est un échec. Il échoue également à trouver des capitaux auprès de la banque Rothschild, à la suite d'une expertise défavorable d'Adolphe Minet^[5].

La même année que Paul Héroult, le 22 février, l'américain Charles Martin Hall met au point un processus similaire d'électrolyse de l'alumine pour produire de l'aluminium. Il dépose un brevet très voisin de celui de Héroult le 9 juillet 1886 aux États-Unis et le 2 avril 1889 en France^[5]. Alors que la législation française attribue l'invention au premier déposant et valide le brevet de Paul Héroult, aux États-Unis s'ouvre une « querelle de brevets » entre les deux inventeurs qui dure plusieurs années. La législation américaine attribue en effet le brevet à celui des deux inventeurs qui a le premier réalisé et mis en pratique son invention. Héroult ayant effectué ses premiers essais en 1885 et Hall début 1886 seulement, le français devait l'emporter. Cependant, la loi des États-Unis comporte une clause de faveur pour les inventeurs américains. Les dates de réalisation et de mise en pratique à prendre en compte doivent être celle établies sur le territoire des États-Unis. Après une longue procédure, les autorités américaines décrètent, le 2 février 1892, que le brevet aux États-Unis est attribué à Hall, les expériences de Héroult en 1885 ne remplissant pas les conditions requises. Le différend se règle ensuite par un compromis entre les deux inventeurs, Héroult acceptant de limiter l’exploitation de son brevet à l’Europe, et Hall à l’Amérique^[2],[6].

Le même procédé mis au point séparément par les deux inventeurs en 1886, est toujours encore utilisé actuellement pour extraire industriellement de l'aluminium par électrolyse. Il est dénommé « procédé Hall-Héroult »^[7].

Finalement, Paul Héroult trouve des partenaires en Suisse, Peter Emil Huber-Werdmüller, de la société Oerlikon et Gustave Naville, de la société Escher Wyss. Ils fondent la Schweizerische Metallurgische Gesellschaft ou Société métallurgique suisse à Neuhausen am Rheinfall. Paul Héroult en est le directeur technique^[6].

Le 12 novembre 1888, la Schweizerische Metallurgische Gesellschaft fusionne avec la société allemande Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft (AEG). Elles constituent la société Aluminium Industrie Aktiengesellschaft in Neuhausen (AIAG), destinée à commercialiser le procédé Héroult. Cette société deviendra par la suite Alusuisse SA^[6].

En 1888, est créée en France la Société électrométallurgique française (SEMF) dans laquelle Paul Héroult est impliqué bien qu'il ne possède pas d'action. Il recevra des redevances (65 000 F plus 1 F par kilogramme d'aluminium). La société installe une usine à Froges (département de l'Isère, France), l'Usine de la chute de Froges^[8].

Les débuts sont difficiles, mais de nombreuses améliorations comme le piquetage permettent d'obtenir les productions prévues^[8].

Le prix de revient de l'aluminium baisse : 15,60 F (1^er semestre 1890), 11,69 F (2^e semestre 1890), 10,95 F (1891)^[8].

En 1892, Héroult crée avec Gustave Munerel une nouvelle usine d'électrolyse à la Praz dans la vallée de la Maurienne dans les Alpes françaises (Savoie). Le site est choisi à cause des cours d'eau qui permettent de produire de l'électricité^[8].

En 1895, la SEMF rachète la Société française de l'alumine pure qui tente d'exploiter le procédé Bayer pour produire de l'alumine. Héroult part à l'usine de Gardanne (département des Bouches-du-Rhône, France) pour aider au démarrage. Il rencontrera Karl Josef Bayer à Gardanne qui se montre incapable d'obtenir une production suffisante. Les relations entre les deux hommes sont difficiles. Il fait de nombreuses modifications et améliore sensiblement la production^[8].

Paul Héroult commence à s'intéresser à la production de l'acier^[8].

En 1905, il est appelé aux États-Unis pour être nommé ingénieur de plusieurs compagnies, dont notamment la U.S. Steel (contrat provisoire en octobre 1908 et définitif le 28 avril 1911). Cette dernière est le plus gros groupe producteur d'acier à cette époque^[8].

À la demande d'Adrien Badin, président de l'Aluminium français, Paul Héroult retourne aux États-Unis pour créer la première usine de la Southern Aluminum Company. Cette société vient d'être créée par Adrien Badin afin de prendre pied en Amérique du Nord. Le site choisi se situe en Caroline du Nord, à côté d'une chute d'eau sur la rivière Yadkin. Une ville nommée Badinville est créée^[9].

Le site est une brousse infestée de moustiques et de serpents. Paul Héroult travaille avec son fils, Paul Héroult junior, alors âgé de 21 ans, mais il ne supporte pas le climat. Il tombe malade, et sur l'insistance de son fils, il rentre en France fin 1912 où il devient ingénieur-conseil en 1913. Il achète un yacht de 35 m, le Samva, et voyage sur la Méditerranée^[9]

En août 1888, il se marie avec son amie d'enfance Berthe Béliot^[6]. Le couple a deux enfants : Paul, né en 1891, et Henriette, née en 1893, mais Berthe meurt en 1895. Paul Héroult épouse en 1898 en seconde noces Marguerite Chateau. Ils ont trois enfants, Patrice, Anne-Marie et Elisabeth^[8],[10].

Au printemps 1914, Paul Héroult est atteint de la fièvre typhoïde compliquée par des troubles hépatiques. Il meurt le 9 mai 1914 à l'âge de 51 ans^[9].

La seconde invention la plus importante de Paul Héroult est le four à arc électrique pour l'acier en 1900. Le four comporte deux électrodes et deux trous de coulée superposés. Il a l'idée de faire jaillir deux étincelles en monophasé et trois étincelles en triphasé entre les électrodes et le bain. Par effet Joule, la température du bain s'élève. Le four Héroult ne peut remplacer les hauts-fourneaux. C'est en revanche un excellent outil pour l'affinage de la fonte en acier. Le four Héroult remplace progressivement tous les autres fours d'affinage, pour devenir l'unique type de four utilisé pour cette opération^[8].

Paul Héroult est l'auteur de nombreux brevets déposés entre 1886 et 1913. Il est connu pour d'autres inventions que l'électrolyse de l'aluminium et le four à arc électrique, notamment la conduite auto-portée (inventée en 1896 à l'usine de la Praz et située entre Modane et Saint-Michel-de-Maurienne) toujours utilisée pour transporter l'eau du haut des montagnes, au-dessus des rivières jusqu'aux usines hydrauliques, évitant ainsi la construction onéreuse de ponts.

Il a également travaillé sur des projets d'hydroglisseurs en 1904 et déposé un brevet expérimental à Chicago sur les prémices du statoréacteur. Il s'agissait d'une roue de bicyclette portant des tuyères sur sa jante.

• 175711 du 23 avril 1886 : délivré à Héroult. – Procédé électrolytique pour la préparation de l'aluminium. (Certificat d'addition du 15 avril 1887 au brevet 175711).
• 47165 (brevet allemand), délivré le 8 décembre 1887 à la Schweizerisch Mettalurgische Gesellschaft. – Appareillage pour l'obtention en continu d'alliage d'aluminium ou d'alliage analogue par voie électrolytique.
• 187447, du 23 avril 1888, délivré à Jules Dreyfus. – Appareil continu pour la fabrication électrolytique de l'aluminium, d'autres métaux et de leurs alliages.
• 197643 du 20 avril 1889, délivré à la SEMF. – Procédé pour maintenir à l'état ouvert un bain liquéfiable au feu et soumis à l'électrolyse ainsi que pour répartir les fondants à ajouter, et non encore fondus, aux masses déjà fondues du bain électrolytique et appareils employés à cet effet.
• 281373 du 13 septembre 1898, délivré à Héroult. – Procédé pour la préparation des sulfures alcalins.
• 284525 du 30 décembre 1898, délivré à Héroult. – Procédé pour la fabrication du ferro-chrome riche.
• 298656 du 27 mars 1900 : délivré à la SEMF. – Perfectionnement des fours électriques en vue d'obtenir des métaux doux et autres matières qu'il faut soustraire au carbone des électrodes.
• 301804 du 2 juillet 1900, délivré à la SEMF. – Fabrication d'un ferro-chrome doux.
• 305317 du 12 novembre 1900, délivré à la SEMF. – Procédé et appareil pour la fabrication des fers, fontes et aciers.
• 305373 du 13 novembre 1900, délivré à la SEMF. – Procédé et appareil pour l'utilisation de la chaleur perdue dans les opérations métallurgiques, en général, et dans la fabrication de la fonte en particulier.
• 307739, du 1^er avril 1901, délivré à la SEMF. – Four oscillant électrique système Héroult.
• 318638, du 12 février 1902, délivré à la SEMF. – Four électrique à électrodes coulantes.
• 32682, de l'année 1902, délivré à la SEMF. – Procédé pour désoxyder et carburer l'acier liquide.
• 328350, du 7 février 1903, délivré à la SEMF. – Procédé de fabrication de l'acier par voie électro-métallurgique ; première addition n^o 2040.
• 336376, du 30 octobre 1903, délivré à l'SEMF. – Procédé électrique pour l'extraction du nickel de la garniérite et autres minerais.
• 336705, de 1903, délivré à la SEMF. – Procédé de désoxydation et désulfuration de l'acier.
• 344196, du 21 juin 1904, délivré à Héroult. – Procédé et appareil pour naviguer sans flotter.
• 344611, de 1904, délivré à la SEMF. – Procédé et appareil pour la production électrique de la fonte, principalement en vue de la fabrication de l'acier.
• 344115, de 1904, délivré à la SEMF. – Procédé pour l'obtention de lingots sains par contraction de l'acier liquide.
• certificat d'addition n^o 3815, du 26 août 1904 au brevet 328350. – Procédé de fabrication de l'acier par voie électro-métallurgique.
• 356714, du 5 août 1905, délivré à la SEMF. – Procédé de fabrication du fer fondu décarburé.
• 360072, du 11 février 1905, délivré à la SEMF. – Mélangeur électrique d'acier.
• 364736, du 29 mars 1906, délivré à la SEMF. – Four destiné à la calcination à haute température de l'alumine et applicable, d'une manière générale, à la calcination des corps pulvérulents légers (première addition n°6555, du 3 août 1906).
• 384352, du 5 novembre 1907, délivré à la SEMF. – Procédé de soudure de l'aluminium.
• 400910, du 27 juin 1908, délivré à la SEMF. – Procédé pour l'obtention du nickel pur (certificat d'addition n^o 11552 du 6 janvier 1909).
• 449160, du 8 octobre 1912, délivré à la SEMF. – Perfectionnements dans la fabrication de la fonte de haute qualité.
• 464863, du 12 novembre 1913, délivré à la SEMF. – Système de montage pour la mise en place des électrodes sur les fours électriques.

Christian Bickert, représentant aux États-Unis d'Aluminium Péchiney à La Nouvelle-Orléans, écrit à son propos en 1896 : « Paul Héroult n'avait rien des attributs d'un écolier classique. Il était sensible, turbulent, quelquefois difficile et insolent ; il ne correspondait pas à l'image des hommes de science sages et disciplinés. Il aimait les jeux, la compagnie des femmes, les voyages sur terre et en mer ; il avait un esprit libre et impulsif. Aucune comparaison avec le scientifique austère s'obstinant sur des mystères. Ses découvertes n'étaient pas le résultat de longues nuits sans sommeil passées dans un laboratoire ou de démonstrations scientifiques compliquées. Héroult aimait la vie et n'aurait jamais supporté de telles restrictions. Au contraire, ses inventions apparaissaient soudainement, d'un éclair de génie, souvent pendant une partie mouvementée de billard, son passe-temps favori »^[11].

Une curieuse communauté de destin lie Paul Héroult à Charles Martin Hall. Après qu'ils furent nés la même année, qu'ils eurent fait la même découverte pratiquement en même temps, Hall meurt également la même année^[9]. On retrouve d'autres parallélismes comme le fait d'avoir lu tous les deux, à l'âge de 15 ans, le fameux livre d'Henri Sainte-Claire Deville sur l'aluminium. Toutes ces similitudes leur valent d'être désignés comme les « jumeaux de l'aluminium »^[12].

Daté du 19 mai 2001, l'article de Wikipédia en français consacré à Paul Héroult est considéré comme étant l'article français le plus ancien du site.

En 1903, il reçoit le titre de docteur honoris causa de l'université d'Aix-la-Chapelle. En 1904, il est fait chevalier de la Légion d'honneur.

• Une allée à Caen, dans le quartier Saint-Jean Eudes, porte son nom, depuis le début des années 1990^[13].
• Un lycée polyvalent à Saint-Jean-de-Maurienne porte son nom^[14].
• Une avenue dens le 15^e arrondissement de Marseille porte son nom, elle se situe sur un ancien site de production d'alumine.
• Une rue à Saint-Michel-de-Maurienne porte son nom.
• Une rue à Rueil-Malmaison porte son nom.
• Une rue à Saint-Jean-le-Blanc porte son nom.
• Une rue à Échirolles porte son nom.
• Une rue à Brest porte son nom.
• Une rue à Nanterre porte son nom.
• Une rue à Villard-Bonnot porte son nom.
• Une rue à Béziers porte son nom.
• Une rue à Thury-Harcourt porte son nom, dans cette rue se trouvent l'école Maternelle ainsi que l'école Primaire^[15] qui portent aussi son nom.
• Un piédestal portant un buste à son effigie se trouve à Thury-Harcourt. Sous le régime de Vichy, il est démonté et fondu, dans le cadre de la mobilisation des métaux non ferreux. Un buste de remplacement en pierre est installé sur le piédestal.
• L'Administration postale française a émis un timbre à son effigie en 1986^[16].

• Ch. Talansier, « Métallurgie. La fabrication de l'aluminium. Historique. Différentes méthodes. Procédés Héroult. », Le Génie civil : revue générale des industries françaises et étrangères, vol. 7, n^o 1,‎ 3 mai 1890, p. 1-5 (lire en ligne)
• Professeur Paris et Maurice Vic, « La vie et l'œuvre de Paul Héroult », Revue de l'aluminium, n^o 309,‎ mai 1963, p. 7
• Hubert Lescale, « Paul Héroult et l'aluminium », Bulletin de la Société d'histoire et d'archéologie de Maurienne,, Saint-Jean-de-Maurienne, éditions Imprimerie Roux, vol. 22, n^o 1,‎ 1986, p. 125-138 (lire en ligne)
• Michel Caron, « Paul Héroult (1863-1914) : un grand inventeur original », La Vie des sciences, Paris, Académie des sciences (France), éd. Gauthier-Villars, vol. 5,‎ 1988, p. 39-57

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