Les métaux rares, des éléments devenus stratégiques
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L’essor rapide depuis les années 1990 des , des nouvelles motorisations et des technologies numériques a fait naître un besoin croissant en de nombreux métaux originellement produits en petites quantités. Assurer la disponibilité de ces « métaux rares » est devenu un enjeu critique : s’ils venaient à manquer, des secteurs aussi stratégiques que l’informatique, la téléphonie, les véhicules électriques, l’éolien pourraient être freinés dans leur développement.
© ED JONES / AFP - Des ouvriers chinois manipulent les résidus d'usines de traitement de terres rares, près de la ville de Baotou, en Mongolie intérieure.
La production des batteries électriques, la technologie des « aimants permanents » et plusieurs processus industriels notamment dans le et l’automobile ont besoin de ces métaux rares, au point que ceux-ci sont quelquefois qualifiés de « pétrole du XXIe siècle ».
Qu’appelle-t-on métaux et terres “rares” ?
- Les « métaux rares » désignent des métaux produits en faibles quantités, à coûts élevés, et très recherchés par les industries de haute technologie. Leur liste évolue avec les progrès technologiques : on en identifiait une dizaine dans les années 1980, on en répertorie aujourd’hui une cinquantaine. Une éventuelle pénurie aurait un fort impact économique. C’est pourquoi on les appelle aussi métaux « critiques » ou « stratégiques ». Parmi eux, le cobalt, le lithium, le tungstène, l’antimoine, le cadmium, l’ , etc...
- Les « terres rares » sont un sous-ensemble de ces métaux rares. Ce sont les lanthanides du tableau périodique des éléments, auxquels on ajoute l'yttrium et le scandium. Il y a au total 17 terres rares. Les plus utilisées sont le cérium, le lanthane et le néodyme. Elles ne sont pas forcément rares mais se caractérisent par le fait d’être mélangées à d’autres minerais et d’être ainsi difficiles et coûteuses à isoler.
Ces métaux et terres rares sont indispensables à au moins trois secteurs : la production à grande échelle des batteries électriques, la miniaturisation des moteurs notamment des éoliennes, diverses filières industrielles (raffinage, verres et céramiques, alliages).
Les batteries électriques : l’exemple du lithium
Les smartphones et les ordinateurs portables ont fait bondir la demande en batteries de petite taille. Le marché de la voiture électrique, qui est en expansion en raison des politiques publiques volontaristes en Europe et en Chine, exige de prévoir des batteries de tailles intermédiaires. Enfin, des capacités massives de stockage d’électricité seront nécessaires à terme pour le développement des énergies renouvelables intermittentes.
La technologie qui domine aujourd’hui ces marchés est celle de la batterie lithium-ion, un élément qui fait partie des métaux critiques. . Les recherches sur d’autres types de batteries n’utilisant plus ce lithium « ionisé » sont très actives dans le monde entier, mais le lithium restera indispensable pendant une longue période.
Le lithium est un métal qui se trouve notamment dans les fonds de lagunes et de lacs asséchés des zones désertiques. Plus de la moitié des ressources mondiales se concentre dans trois pays : la Bolivie, le Chili et l’Argentine. Il n’y a pas actuellement de pénurie, mais l’augmentation des besoins peut faire apparaître ce risque à moyen terme. En outre, les batteries lithium-ion utilisent aussi du cobalt et du graphite (une forme du carbone), également importants pour l’industrie.
Les moteurs miniaturisés : l’importance des « terres rares »
Les moteurs sont présents dans une multitude d’équipements. Ils ont besoin d’éléments magnétiques, généralement des électro-aimants constitués d'un noyau en ferrite et d'un bobinage de cuivre. Or un certain nombre de « terres rares » (notamment le néodyme et le dysprosium) permettent d’avoir des aimants « permanents » qui ont une force d’aimantation très importante dans un très petit volume.
Ils sont donc utilisés dans des systèmes qui exigent une miniaturisation : il peut s’agir d’un système de guidage de missiles balistiques mais aussi d’un aspirateur haut de gamme ou du disque dur d’un ordinateur. Ce dernier peut contenir jusqu’à 4,5 grammes de terres rares, un chiffre modeste mais qui, multiplié par des centaines de millions d’unités, devient une quantité à prendre en compte à échelle industrielle.
L’éolien est très consommateur d’aimants permanents. Les éoliennes sont très hautes pour capter les vents puissants et il faut donc alléger leur poids. Environ 150 kg de terres rares sont utilisés dans l’aimant permanent d’une éolienne offshore.
Les filières industrielles : raffinage, écrans, alliages
Plusieurs « terres rares » ont des propriétés de « catalyseurs », c’est-à-dire qu’elles augmentent la vitesse d’une réaction chimique sans la perturber.
- Des matières comme le cérium ou le lanthane sont ainsi apparues indispensables dans les procédés du raffinage du et dans la technologie des pots catalytiques de l’industrie automobile, qui réduisent les émissions de particules.
- Les qualités électroniques et luminescentes de terres rares sont utiles pour la fabrication d’écrans et de sources lumineuses. L’industrie des verres et céramiques et celle des alliages ont elles aussi recours à ces métaux.
L’enjeu géopolitique des métaux rares
La variété de ces utilisations fait que l’accès à ces métaux stratégiques est devenu un enjeu géopolitique majeur. Il y a beaucoup de gisements de « métaux rares » répartis dans le monde, sur terre ou dans les fonds marins.
La Chine est particulièrement bien pourvue, possédant près de la moitié des réserves mondiales connues. Mais surtout, elle a, depuis des années, développé à la fois l’extraction des matières brutes et la « séparation » des diverses terres rares. Elle le réalise à des coûts très bas, si bien que de nombreux pays, comme les Etats-Unis, ont préféré lui acheter les matières finales plutôt que développer leurs propres filières. La Chine maîtrise près de 90 % du marché.
Les tensions géopolitiques font que plusieurs pays occidentaux ont entrepris de reprendre la maîtrise de ces matières critiques.
- L’Australie s’est élevée en dix ans au rang de 2e producteur mondial.
- Les Etats-Unis s’intéressent aux terres rares d’Ukraine et du Groenland.
- L’Europe a dévoilé une liste de 47 projets stratégiques pour mieux exploiter les matériaux critiques présents dans les sols européens.
La France a décidé début 2025 de procéder à un inventaire national de ses ressources minières.
Les perspectives en France
Les territoires d’outre-mer de la France sont de grands réservoirs miniers, déjà en exploitation. La Nouvelle-Calédonie fournit déjà du nickel, du chrome et du cobalt. La Guyane présente un potentiel pour différents métaux : niobium, tantale, lithium, cobalt….
En métropole, le Massif armoricain et le Massif central sont des régions riches en matériaux stratégiques.
La France prévoit aussi d’augmenter ses capacités de recyclage et de raffinage. Le site Caremag, qui doit entrer en service fin 2026 à Lacq (Pyrénées-Atlantiques), recyclera 2 000 tonnes d'aimants et raffinera 5 000 tonnes de concentrés miniers.
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