.[Ec2] Métaux, énergies, commerce

Les terres rares ne sont pas comme le charbon. Il faut un long processus, de 20 ou 30 ans pour certains métaux stratégiques, pour les raffiner après traitement dans les pays ayant les infrastructures appropriées, et commencer à les exploiter. Cette exploitation est longue parce que les terres rares sont diluées et disséminées dans l'écorce terrestre.

Le raffinage nécessite de grandes quantité d'eau et des produits chimiques polluants. C'est un désastre pour l'environnement, cause d'empoisonnement et de cancers pour les populations aux alentours. La multiplication des gisements pose un problème de santé publique aussi important que l'était la silicose au XIXe siècle. En Chine, on n'est pas trop regardant sur les normes de santé, de sécurité et d'environnement.

Le recyclage des métaux contenus dans les appareils électroniques en est encore à un niveau rudimentaire. Beaucoup trop long, parce que les métaux utilisés sont associés dans des quantités microscopiques, et pas rentable. Ce n'est clairement pas une solution alternative à l'exploitation des mines à ciel ouvert et à l'accumulation des déchets technologiques.

Mais on peut se dire que d'ici 2050, le monde aura changé, la technologie aura progressé...

C'est peut-être ce qu'a pensé Zelensky en acceptant de signer l'accord avec Washington.

Les USA n'auront pas de retour sur investissement avant au moins une quinzaine d'années. Ils ont pris beaucoup de retard sur la Chine, et ils n'ont pas fini de payer la politique de tout pétrole des administrations américaines des 30 dernières années.

La Chine produit 60 % des ressources terrestres et en raffine 90 %. Selon l'AIE, la consommation électrique liée à l'IA devrait quadrupler d'ici 2030, nécessitant toujours plus de terres rares.

Il y a peu d'articles disponibles sur la question, mais je pense que ça s'étoffera...

Atteindre 10 % d’extraction du lithium et du cobalt avant 2030: une illusion

par François Saint-Armand

RTBF [La Première] - 27 mar 2025

https://www.rtbf.be/article/47-projets-miniers-en-europe-pour-reduire-la-dependance-a-la-chine-un-projet-ambitieux-et-realiste-11524402

"Il n’y a pas de décarbonation possible sans matières premières, sans gallium pour construire des panneaux solaires sans cuivre, pour acheminer l’énergie et l’électricité. Pas d’industrie de défense sans terres rares et pour lesquels, je le rappelle, nous dépendons à ce stade à 100 % des matières raffinées chinoises" indiquait ce 25 mars Stéphane Séjourné, le commissaire européen du Marché intérieur. L’enjeu d’une telle décision pour l’Union européenne ? Éviter de reproduire la même erreur que celle réalisée avec le gaz russe dont elle était largement dépendante avant la guerre en Ukraine.

Parmi les métaux rares recherchés, il y a le lithium, un matériau nécessaire notamment pour la production de batteries de voitures électriques. Sur les 47 projets retenus, la moitié concerne en réalité des projets de traitement et de recyclage et l’autre moitié des projets miniers. Et sur l’ensemble de ces projets, "il y en a 22 qui portent sur le lithium, donc on peut imaginer espérer que l’extraction de lithium en Europe va faire des progrès significatifs" observe Eric Pirard.

Par contre, atteindre l’objectif d’une autonomie de 10 % d’extraction de ressources comme le cobalt, le nickel ou l’aluminium tel que défini par la législation européenne, "est tout à fait illusoire" assure le professeur de l’ULiège: "Tous les spécialistes sont d’accord pour dire qu’on n’y arrivera pas. Certainement pas si on doit en plus atteindre chaque objectif pour chaque matière première. C’est peut-être bien de se fixer des objectifs réalistes, mais clairement, nous n’arriverons pas à 10 % d’autonomie pour toute une série de matières, dont le lithium et le cobalt. L’effort porte en particulier sur ces deux métaux-là. Mais pour tous les autres métaux, il est certain que nous n’arriverons pas à extraire 10 % du sous-sol".

Pourquoi cet objectif est irréalisable selon les géologues ? C’est en réalité une question de temps sur les projets concernés. "Les 47 projets qui viennent d’être labellisés par l’Europe, sont des projets essentiellement de maintien de capacités ou de renforcement de capacités. Ce ne sont donc pas des nouveaux projets miniers. Pour les spécialistes du domaine, ce sont tous des projets que l’on connaît déjà et qui pourraient bénéficier d’un permis accéléré et d’un financement particulier de la part de l’Europe. Si on veut demain ouvrir de nouvelles mines sur des matières premières, dans des gisements nouveaux, il faut d’abord faire de l’exploration. C’est également prévu par le Critical Raw Materials Act: chaque pays a l’obligation pour le 24 mai de cette année de rentrer un projet, un plan d’exploration du sous-sol" explique Eric Pirard. Or, si on relance des projets d’exploration des sous-sols européens, les gisements que l’on découvrirait éventuellement "ne seront pas mis en exploitation avant dix ou 20 ans".

La Chine s’est d’abord préoccupée des terres rares avant la voiture électrique

Si la Chine a encore de grandes longueurs d’avance sur l’Europe, c’est parce que sa stratégie consistait à se concentrer d’abord sur les gisements avant les produits finis comme la voiture électrique. L’Europe a quant à elle emprunté le chemin inverse.

Pour Eric Pirard, "la Chine n’a pas une géologie exceptionnelle, pas différente vraiment de l’Europe". Mais ce qui la différencie depuis des décennies, c’est son positionnement progressif pour contrôler "les sources de matières premières et surtout les premières étapes du traitement et puis du raffinage, et puis de la fabrication de matériaux de cathodes et d’anodes pour les batteries, puis la fabrication des batteries, puis la fabrication des véhicules électroniques". Ainsi, le cobalt extrait au Congo ou le lithium des mines d’Australie part en grande partie vers la Chine afin d’être traité [Le Premier ministre Albanese a déclaré hier que l'Australie allait établir une "réserve stratégique" de minerais critiques afin de les sécuriser. L'Australie regorge de gisements de minerais (lithium, cobalt, nickel...) mais elle les vend sous forme brute en Chine pour y être transformées. Désormais, ces matières premières seront vendues à des "partenaires clés"; ndc]. L’Europe a voulu assurer la transition vers les véhicules électriques, "mais on ne s’est pas assuré d’abord d’avoir toute la filière industrielle et d’avoir d’abord accès à des gisements".

Pollution par les terres rares: Quels sont les effets sur les organismes aquatiques ?

par Jozef Denhez, doctorant au sein de l’UR1469 RiverLy, INRAE Lyon-Grenoble Auvergne-Rhône-Alpes

Ecotoxicologie - 01 nov 2023

https://ecotoxicologie.fr/contamination-environnement-terres-rares

L’accroissement des nouvelles technologies et la transition énergétique entraînent l’exploitation de plus en plus de métaux critiques et stratégiques dans le monde, comme les terres rares. Ces dernières représentent une famille de 17 éléments du tableau périodique: les 15 lanthanides, ainsi que l’yttrium (Y) et le scandium (Sc).

Les terres rares sont un maillon essentiel de la transition énergétique

Contrairement à ce que pourrait laisser penser leur nom, certaines terres rares sont présentes en abondance dans la croûte terrestre, dans des proportions similaires à des métaux bien connus comme le cuivre, le cobalt ou le nickel.

Ce qui fait leur rareté, ce sont plutôt leurs propriétés physico-chimiques exceptionnelles, notamment dues à une configuration très spécifique de leurs électrons qui les rendent uniques dans le tableau périodique des éléments. Ainsi, les terres rares présentent des propriétés magnétiques, conductrices, luminescentes, phosphorescentes et catalytiques (elles peuvent déclencher ou accélérer une réaction chimique). Ces propriétés rendent leur présence indispensable dans les technologies d’aujourd’hui et de demain, notamment pour la transition énergétique. Elles sont utilisées dans de nombreux domaines comme les transports (véhicules hybrides et électriques), la production d’énergie (éoliennes, batteries, etc.), la médecine (équipements d’imagerie médicale) et l’informatique (ordinateurs portables, téléphones etc.).

Une production mondiale en plein essor

Cette surutilisation a pour conséquence une augmentation de la production des terres rares dans le monde. Ainsi, nous sommes passés d’une production mondiale totale de 120.000 tonnes en 2005 à 275.000 tonnes en 2021. Si l’exploitation actuelle est uniquement concentrée sur des gisements terrestres, l’augmentation de la demande pourrait conduire les industriels à envisager l’exploitation des roches du fond des océans.

La Chine est le principal producteur mondial. Ainsi, en 2022, 60 % de la production, 89 % des terres rares raffinées et 92 % des produits manufacturés composés de terres rares provenaient de Chine, la plaçant dans une situation de "monopole".

Cette dépendance à la Chine a conduit à une réaction des pays occidentaux. Par exemple, l’Union européenne a inclu en 2017 les terres rares dans les "matières premières critiques" d’importance stratégique et a identifié leur approvisionnement comme un "défi sociétal". Les États-Unis, anciens leaders du marché qui avaient cessé leur activité jugée trop polluante en 1998, ont décidé de reprendre l’exploitation des terres rares, représentant 15 % de la production totale en 2022. Au Canada, les ressources en terres rares sur le territoire sont estimées à 15,1 millions de tonnes en 2022, formant l’une des plus grandes réserves mondiales. Des projets miniers sont en développement dans tout le pays, dont le premier a vu le jour en 2021 dans la mine Nechalacho, dans le territoire du Nord-Ouest.

Une contamination de l’environnement, elle aussi, en plein essor

Nous avons vu que les terres rares étaient indispensables à la transition écologique. Mais le paradoxe, c’est que l’exploitation de ces éléments hautement précieux peut être une source de pollution importante. En effet, les terres rares ne sont présentes qu’en très petites quantités dans les minerais, dans des proportions allant de 1 à 5 %. Une fois extraits du sol, les minerais subissent donc un traitement gourmand en eau et en divers produits chimiques pour séparer les terres rares qu’ils contiennent. Lors de cette étape de production, une partie des terres rares contenues dans les minerais peut être rejetée dans le milieu naturel. De plus, on estime que seulement 1 % des terres rares présentes dans les appareils obsolètes est recyclé, ce qui pose la question du devenir des 99 % restants…

L’ensemble de ces éléments a pour conséquence une augmentation de la contamination anthropique des terres rares dans l’environnement, conduisant ces dernières à être considérées comme des "contaminants d’intérêt émergent", au même titre que les résidus de médicaments ou les produits de soin personnel.

Ainsi, les terres rares sont retrouvées dans des quantités croissantes dans les milieux aquatiques. Le gadolinium (Gd), dont certaines études ont montré des effets neurotoxiques (toxicité vis-à-vis du système nerveux), est l’un des exemples les plus préoccupants. Son utilisation dans l’imagerie médicale mène à une augmentation de sa présence dans les eaux côtières, notamment à proximité de pays développés pouvant proposer ces services de soins, comme dans la mer du Nord, la baie de Tokyo ou la baie de San Francisco.

Pour les autres terres rares,  des études ont démontré des effets variés sur les organismes tels que des dommages cellulaires, l‘augmentation du stress oxydant* ou encore des changements métaboliques.

Les invertébrés aquatiques sont les plus exposés, mais les moins étudiés

Les invertébrés (mollusques, crustacés, etc.), qui sont en bas de la chaîne alimentaire, présentent des concentrations en terres rares plus élevées que les organismes du haut de la chaîne alimentaire, comme les poissons.

Plusieurs raisons peuvent expliquer ce phénomène. Tout d’abord, les invertébrés tirent leur alimentation des sédiments (dépôts au fond de l’eau) où les terres rares sont présentes en plus grande quantité. Ensuite, les études montrent que les terres rares peuvent remplacer l’ion Calcium (Ca2+) présent dans les structures externes des invertébrés comme la coquille et l’exosquelette, ce qui a pour conséquence une forte incorporation dans ces organismes. Enfin, contrairement à d’autre contaminants bien connus comme les PCB, le mercure ou le DDT, les terres rares ne se transfèrent pas ou peu vers les organismes supérieurs de la chaîne alimentaire. Pourtant, bien que les invertébrés soient les plus exposés aux terres rares, les études sur les organismes aquatiques se concentrent davantage sur les vertébrés supérieurs, comme les poissons.

Une étude pour mieux comprendre le comportement des terres rares au sein des invertébrés

Il est donc nécessaire d’étudier les effets et le comportement de ces éléments au sein des invertébrés, notamment pour mieux appréhender leur distribution et leur accumulation au sein des coquilles/exosquelettes des organismes. C’était l’objectif de mon mémoire de master 2, qui avait comme problématique « Comment mieux comprendre la bioaccumulation et la bio-distribution des éléments terres rares chez les invertébrés aquatiques ? ».

Pour cela, j’ai traversé l’Atlantique, pour me rendre au Québec. Sous la direction du professeur Marc Amyot, au sein de la "Chaire de recherche du Canada; Écotoxicologie et changements mondiaux » (https://marcamyotlab.com/) de l’université de Montréal, j’ai analysé et comparé l’accumulation et la distribution des terres rares au sein de différentes matrices (tissus mous/exosquelettes et coquille) chez trois espèces d’invertébrés, qui sont la moule commune, la crevette rose et la daphnie.

Les résultats de cette étude préliminaire ont mis en lumière les nombreux facteurs (pH, salinité et température de l’eau, localisation, etc.) pouvant influencer la distribution et l’accumulation des terres rares chez les invertébrés. Ils ont aussi mis en avant les difficultés techniques de ce type d’étude, liées notamment aux faibles masses des organismes qui rendent les analyses difficiles.

Au regard de la situation actuelle et future, qui prédit une augmentation de la production et de l’utilisation des terres dans le monde, il sera donc essentiel d’étudier plus en profondeur le sujet, afin de mieux appréhender et limiter l’impact des terres rares sur ces organismes à la base de la chaîne alimentaire.

* Le stress oxydant désigne le déséquilibre entre la production de radicaux libres et la quantité d’antioxydants utilisables par l’organisme. Les radicaux libres sont des molécules impliquées dans des réactions chimiques qui accompagnent la vie cellulaire. En excès, ils peuvent altérer le bon fonctionnement des cellules.