Ils sont partout dans notre environnement et pourtant nous en utilisons qu’une petite partie : 17 grammes par habitant et par an1. Brillants et malléables, ils sont dotés de propriétés tellement exceptionnelles qu’ils sont devenus la ressource incontournable de la transition énergétique et numérique, et l’enjeu majeur de nouveaux rapports de force dans le monde entier ! Espionnage industriel, embargo, pollution radioactive et dumping social, bienvenue dans le monde des Terres Rares.

Parmi les métaux rares, les terres rares

Longtemps, les hommes ont exploité les principaux métaux connus de tous : le fer, l’or, l’argent, le cuivre, le plomb, l’aluminium… Dès les années 70, ils ont commencé à tirer parti des fabuleuses propriétés magnétiques et chimiques d’une multitude de petits métaux rares contenus en très petite quantité dans les roches terrestres.

Ces métaux rares forment un sous-ensemble cohérent d’une trentaine de matières premières. Ils sont le plus souvent mélangés dans l’écorce terrestre aux métaux les plus abondants, mais présents en proportions infimes. Exemple : le sol recèle en moyenne 1 200 fois moins de néodyme et jusqu’à 2650 fois moins de gallium que le fer.1

Parmi ces métaux rares, les terres rares sont un groupe de 17 métaux aux propriétés voisines comprenant le scandium Sc, l’yttrium Y, et les quinze lanthanides. Une infime dose de ces terres rares, une fois industrialisée, émet un champ magnétique capable de générer davantage d’énergie que la même quantité de charbon ou de pétrole.

Cette puissance explique la faible quantité de ces terres rares extraites et produites en circulation sur nos marchés. Les métaux rares représentent de toutes petites productions annuelles : 130 000 tonnes de terres rares par an contre 2 milliards de tonnes de fer, soit 15 000 fois moins ! Le combo petite quantité et immenses propriétés énergétiques en font des minerais très chers. Un kilo de gallium vaut environ 150 dollars, 9000 fois plus que le fer ! Et le germanium coûte lui encore dix fois plus cher que le gallium !2﻿

Usages des terres rares et métaux rares

Depuis les années 70, les métaux rares sont exploités pour leurs propriétés exceptionnelles qui les rendent indispensables à de très nombreuses applications : optiques (coloration du verre et de la céramique, télévision couleur, éclairage fluorescent, radiographie médicale), chimiques et structurales (cracking du pétrole, pots catalytiques), mécaniques (leur dureté associée à une réaction chimique facilite le polissage du verre dans l’optique de pointe). Leurs propriétés semi-conductrices permettent de moduler les flux d’électricité transitant dans les appareils numériques.

Leurs propriétés magnétiques sont particulièrement appréciées. Certain de ces métaux servent en effet à la fabrication d’aimants ultra-puissants ! Ils permettent, en alliage avec d’autres métaux, la miniaturisation d’aimants très performants, utilisés notamment dans les éoliennes, la téléphonie, l’électroménager.

Explication : lorsqu’une charge rencontre le champ magnétique de deux aimants, cela génère une force qui les fait naturellement pivoter l’un par rapport à l’autre. En clair, ils génèrent des mouvements. Minuscules ou gigantesques, ces aimants ont permis de fabriquer des millions de milliards de grandes et petites motrices : qu’il s’agisse de faire rouler une bicyclette à moteur, de propulser des locomotives, de faire vibrer une brosse à dents électrique ou un téléphone mobile, d’actionner la vitre électrique de la voiture ou de catapulter un ascenseur jusqu’au dernier étage.

Le cobalt est un composant essentiel des batteries lithium-ion – Crédit Photo : Amnesty International

Ces aimants à métaux rares permettent notamment de produire une électricité « propre » : on les trouve dans les moteurs des voitures électriques, ils font tourner les rotors de certaines éoliennes et ils transforment les rayons du soleil en courant par le biais des panneaux photovoltaïques.

Les métaux et terres rares sont devenus la clé du « capitalisme vert » : nous remplaçons des ressources qui rejettent des millions de milliards de tonnes de gaz carbonique par d’autres qui ne brûlent pas, et donc ne génèrent pas le moindre gramme de CO 2.

L’extraction des terres rares, une pollution mal mesurée aux impacts catastrophiques

Problème : Pour avoir ces métaux rares, il faut les extraire de la roche. Tout comme l’extraction du charbon, celle des métaux rares est très polluante. Cette opération « de raffinage » porte très mal son nom, puisqu’elle nécessite de broyer les roches, puis d’utiliser une pléthore de réactifs chimiques, tels que des acides sulfuriques et nitriques…

Cette opération doit être répétée environ 10 fois pour obtenir un concentré de terres rares pures (quasi 100 %) ! Les métaux rares ne sont pas radioactifs en eux-mêmes, certes, mais ils sont naturellement associés dans la croûte terrestre à des minerais radioactifs. Le raffinage produit alors des radiations dans des proportions non négligeables. Bien que les déchets générés par l’exploitation des métaux rares présentent un faible taux de radioactivité selon l’agence internationale atomique, ces déchets nécessiteraient normalement d’être isolés pendant plusieurs centaines d’années. De plus, la purification de chaque tonne de terres rares requiert l’utilisation d’au moins 200 mètres cubes d’eau qui se charge au passage d’acides et de métaux lourds…

Crédit Photo : Rutilance

En Chine, le premier producteur de terres rares au monde, l’eau ainsi polluée n’est quasiment jamais traitée par une station de raffinage. Elle est directement évacuée dans les fleuves, les sols et les nappes phréatiques.

A tel point que, dans l’empire du Milieu, on ne compte plus les cas de contamination. En 2006, une soixantaine d’entreprises de production d’indium, un métal rare qui entre dans la fabrication des panneaux solaires, déversaient des tonnes de produits chimiques dans le fleuve Xiang, dans la province méridionale du Hunan, compromettant l’approvisionnement en eau potable des populations riveraines.

En 2011, l’exploitation d’une mine riche en gallium, un métal prometteur pour la fabrication d’ampoules à basse consommation a causé des dégâts aux écosystèmes du fleur Ting, dans la province côtière du Fujian.

Toujours en Chine, Baotou, capitale de la Région autonome de Mongolie intérieure est « la Silicon Valley des terres rares ». Cette région dispose du plus gros gisement connu au monde de terres rares. Depuis des années, les associations de défense de l’environnement y dénoncent l’impact des terres rares : rejets chimiques toxiques, notamment de thorium et d’uranium, radioactifs, dans l’air, l’eau et les sols qui peut provoquer chez l’homme et l’animal des cancers et malformations de naissance. Les mines de Baogang, premier producteur en Chine de terres rares, sont situées à une centaine de kilomètres de Baotou. A cause de cette activité, Dalahai, un village avoisinant, est surnommé le « village du cancer » : 66 villageois ont décédé aux suite d’un cancer entre 1993 et 2005. Les taux de thorium dans le sol de Dalahai seraient trente-six fois plus élevés qu’à Baotou.

Lac Baotou, Chine, Mongolie Intérieure. Un lac artificiel toxique où les usines de traitements des terres rares, rejettent chaque jour des tonnes de boue/déchet empoisonnées.

Mais la Chine n’est pas la seule concernée par la pollution des métaux rares. La République démocratique du Congo fournit plus de la moitié des besoins de la planète en cobalt. L’extraction de cette ressource s’y opère dans des conditions indignes des droits de l’homme les plus élémentaires. 100 000 mineurs, qui sont parfois des enfants, creusent la terre toute l’année à la simple force de leur bras, munis de pelles et pioches, pour extraire le minerai. L’Etat étant incapable de réguler les activités minières, les écosystèmes autour des mines sont devenus très pollués.

Lien entre métaux rares, transition énergétique et numérique

Les technologies vertes et les technologies digitales sont en train de converger : logiciels et algorithmes de plus en plus sophistiqués permettent d’ajuster les flux d’énergie transitant entre producteurs et consommateurs au sein de réseaux dits « intelligents » : les « smart grids ». Chacune des deux transitions (numérique et énergétique) a besoin de l’autre : le numérique accompagne et décuple les effets des green tech. Et les métaux rares sont nécessaires pour construire toutes leurs infrastructures et outils. Métaux rares, transition énergétique et transition numérique sont donc étroitement liés.

Au vu de la pollution créée par l’extraction et la production des métaux rares, pouvons-nous vraiment dire de ces nouvelles technologies qu’elles soient vertes ? Des chercheurs se sont lancés dans des calculs pour démêler le vrai du faux.

Bernard Tourillon est le dirigeant canadien d’Uragold, une entreprise qui produit les matériaux nécessaires à l’industrie solaire. Il a ainsi calculé l’impact écologique des panneaux photovoltaïques : la production d’un seul panneau solaire coûterait plus de 70 kilos de CO 2 à cause du silicium que le panneau solaire contient. Or, avec une augmentation de 23 % par an du nombre de panneaux photovoltaïques dans les prochaines années, les installations solaires produiront chaque année dix gigawatts d’électricité supplémentaires. Cela représente 2,7 milliards de tonnes de carbone rejetées dans l’atmosphère, soit l’équivalent de la pollution générée pendant un an par l’activité de près de 600 000 automobiles.﻿

Crédit Photo : Jason Blackeye

Le résultat des calculs n’est guère plus brillant concernant les panneaux qui fonctionnent à l’énergie solaire thermique : certaines de ces technologies consomment jusqu’à 3500 litres d’eau par mégawattheure.﻿ Malheureusement, ces fermes solaires sont souvent situées dans des zones arides où les ressources en eau sont rares.

Le bilan énergétique des batteries de voitures électriques ? Très lourd en raison des batteries lithium-ion composées à 80 % de nickel, à 15 % de cobalt, à 5 % d’aluminium, mais aussi de lithium, de cuivre, de manganèse, d’acier ou de graphite.

Notre enquête en vidéo – La Barbe de Nicolas Meyrieux

Des chercheurs de l’UCLA ont calculé que la seule industrialisation d’une voiture électrique consomme trois à quatre fois plus d’énergie que celle d’un véhicule conventionnel. L’ADEME a également constaté « sur l’ensemble de son cycle de vie, la consommation énergétique d’un VE est globalement proche de celle d’un véhicule diesel. »﻿

Ces énergies propres ne le sont donc pas tant que ça lorsqu’on regarde leur processus de fabrication complet. Et la transition numérique n’est pas en reste. La fabrication des ordinateurs et téléphones portables consomme 19 % de la production globale de métaux rares comme le palladium et 23 % du cobalt. Les téléphones mobiles contiennent également en moyenne une quarantaine d’autres métaux.

Une étude américaine a estimé que le secteur des technologies de l’information et la communication consomme 10 % de l’électricité mondiale et produit chaque année 50 % de plus de gaz à effet de serre que le transport aérien !

Dans une autre étude, Greenpeace affirme :

« Si le cloud était un pays, il se classerait au cinquième rang mondial en termes de demande en électricité ».

La transition numérique ne cesse de se propager dans un monde où chacun souhaite être hyper-connecté. Cette transition énergétique et numérique va donc mettre de nouveaux satellites en orbite, utiliser une armada d’ordinateurs pour les contrôler, émettre sur les bonnes fréquences, crypter les communications, et, pour que l’info puisse circuler en temps réel, il faudra installer toujours plus de câbles sous-marins, de réseaux électriques aériens et souterrains, des data-centers, etc. Et avec quoi va-t-on réussir à créer ce « Léviathan numérique » ?1 Des métaux rares.

Crédit Photo : Gilles Lambert

Pour éviter la surconsommation de ces métaux rares, une des solutions pourrait être de booster leur recyclage, actuellement peu ou prou pris en charge. Un français, par exemple, produit en moyenne 23kgs de déchets électroniques par an.

Si des initiatives se mettent en place au Japon ou aux Etats-Unis, le recyclage des métaux rares est difficile à cause des alliages inventés par les industriels. Les alliages sont des matériaux composites créés en fusionnant plusieurs métaux. Les propriétés de ces mélanges sont démultipliées par rapport aux métaux seuls.

Résultat : la difficulté de « désallier » ces matières rend le recyclage plus cher que l’achat de nouvelles matières pour les industriels. Pire, la plupart des déchets des pays occidentaux sont directement envoyés dans les pays en développement pour qu’ils s’en chargent. Alors même que c’est normalement interdit par la convention de Bâle en raison de la toxicité potentielle de ces déchets contenant des métaux lourds.

La pollution délocalisée

Bien que la Chine soit aujourd’hui le leader planétaire des terres rares, les filons sont pourtant présents à travers toute la planète. Seulement, les pays occidentaux développés ont choisi de transférer leur production, et la pollution qui va avec, aux pays pauvres prêts à sacrifier leur environnement pour s’enrichir.

Cas d’école avec… la France ! Avant la fusion avec le groupe belge Solvay en 2011 et avant que sa branche chimie ait été rebaptisée Rhodia en 1998, le français Rhône-Poulenc était l’un des deux grands chimistes mondiaux des métaux rares.

Crédit Photo : Thomas Millot

Dans les années 1980,﻿ son usine de La Rochelle purifiait à elle seule huit à dix milles tonnes de terres rares, soit 50 % du marché mondial, chaque année. La France, à travers l’usine de Rhône-Poulenc, transformait donc la moitié des terres rares, la ressource du futur. Pourtant, entre ce fleuron de la chimie française et les ONG, un long combat allait commencer.

L’entreprise vendaient les dizaines de tonnes de déchets d’uranium à EDF pour les centrales nucléaires, et le thorium était stocké dans l’usine. Les ONG se sont intéressées aux effluents liquides générés par la séparation des minerais. Bien que ces effluents étaient alors traités en station d’épuration avant d’être rejetés dans le littoral, les ONG les suspectaient de contenir des traces de thorium radioactif.

En 1988, le verdict tombe : « la CRIIRAD met en évidence la radioactivité des effluents rejetés par l’usine d’extraction de terres rares de Rhône-Poulenc à la Rochelle (teneur élevée en uranium et thorium). Carences de la réglementation (« boulettes » de sédiments : 130000 Bq/kg Th228) ». Pour éviter la vindicte populaire et face au mécontentement croissant de la population, la direction de l’époque décide alors de délocaliser son activité en… Chine !

Histoire similaire aux Etats-Unis, qui ont même été les leaders mondiaux de l’exploitation des terres rares de 1965 à 1985 ! Sans détenir le monopole mondial, la mine de Mountain Pass, exploitée par Molycorp, fournissait alors 50 000 tonnes de terres rares par an ! L’eau polluée était stockée dans un grand réservoir, acheminée des excavations jusqu’au bassin de décantation par un pipeline. Ce dernier a souffert de nombreux dommages, fuites et trous, au total près de 4 millions de litres d’eaux polluées se sont échappées dans l’environnement alentour. Ces eaux contenaient de l’uranium, du manganèse, du strontium, du cérium, du baryum, du thallium, de l’arsenic et du plomb…

Pékin a profité de ces temps troublés pour transférer la production minière de l’ouest vers l’est (en Chine) à grands renforts de dumping social et environnemental.﻿

L’Occident a ainsi transféré la responsabilité environnementale de ces activités minières à des pays moins regardant sur les impacts environnementaux et de santé﻿ Il est donc facile pour l’Europe d’imposer un ambitieux « Paquet Energie Climat 2030 » sans prendre en compte les coûts environnementaux de nos technologies « vertes ». Pour le journaliste Guillaume Pitron qui a enquêté sur le sujet pendant six ans :

« Nous nous comportons comme ces sociétés qui vantent à leurs actionnaires un chiffre d’affaires faramineux tout en dissimulant une montagne de dettes dans une discrète filiale aux Caraïbes ».

Les terres rares au cœur d’immenses enjeux géopolitiques

La Chine détient aujourd’hui un monopole de ressources ayant une importance primordiale dans notre société 3.0. L’United States Geological Survey (USGS) nous indique que Pékin produit 44 % de l’indium consommé dans le monde, 55 % du vanadium, 65 % du spath fluor et du graphite naturel, 71 % du germanium et 77 % de l’antimoine ! La Chine est devenu « le pays le plus influent en ce qui concerne l’approvisionnement mondial en maintes matières critiques », selon un rapport de la Commission Européenne.

Au printemps 1992,﻿ durant la visite de la mine de terres rares de Bayan Obo, le Président Xiaping aurait dit : ﻿« Le Moyen-Orient a du pétrole, la Chine a des terres rares. » Les données de production de la Chine sont jalousement gardées par le Parti Communiste, et les estimations de l’USGS et de la Commission Européenne sont peut-être en-deçà de la réalité.

La Chine a tout misé sur les terres rares pour grimper les échelons des acteurs politiques internationaux. Preuve de sa puissance, elle a même établi un « embargo » (le mot tel quel n’a jamais été employé par les autorités chinoises) en septembre 2010. En 2012, la situation devint tellement critique que les Etats-Unis, le Japon et l’Union européenne engagèrent une procédure judiciaire devant l’OMC pour contester la décision de réduction de ses exportations de la Chine.﻿

L’empire du Milieu ne s’est pas contenté d’obtenir le monopole sur ces ressources, il a également fait main basse sur les hautes technologies en montant des joint ventures avec des partenaires internationaux. Ce commerce « technologies contre ressources » a tellement bien profité aux Chinois qu’ils contrôlent désormais les trois quarts de la production mondiale des aimants, alors qu’à la fin des années 90, c’étaient les Etats-Unis et l’Europe qui en détenaient 90 % !

Crédit Photo : Hanny Naibaho﻿

Cette prouesse technologique a été réalisée en Chine grâce au concept d’innovation indigène : mettre au point des technologies chinoises en retravaillant et ajustant les technologies importées. Les résultats sont là : en 2015, la Chine est le pays qui a déposé le plus de brevets au monde, avec plus de 1,1 million de dépôts.﻿

Malgré son image (et sa réalité) de pays extrêmement pollué, la Chine se place en tête de la course aux technologies vertes en étant le premier producteur d’énergies vertes au monde, le premier fabricant d’équipements photovoltaïques, la première puissance hydroélectrique, le premier investisseur dans l’éolien et le premier marché mondial des voitures à nouvelles énergies ! Pékin a également lancé la construction d’un vaste réseau de « cités-vertes » écoresponsables.

Autre domaine d’application où les terres rares sont de plus en plus stratégiques : la guerre. Ces minerais sont indispensables à l’arsenal de bataille : ils sont présents dans les chars, les destroyers, les radars, les bombes intelligentes, les mines antipersonnel, les équipements de vision de nuit, les sonars… Même si le volume physique nécessaire de ces terres rares reste très faible pour l’armée, ils n’en seront pas moins indispensables. Et, dans l’époque de conflits dématérialisés qui s’annonce, les combats seront menés dans le monde électronique, virtuel et médiatique. Pour y faire face, les Etats devront posséder serveurs, drones, avions radar, satellites, lanceurs spatiaux et, toujours eux, métaux rares.

Conclusion ﻿

Quels seront nos besoins futurs en terres rares ? Olivier Vidal, chercheur au CNRS, a réalisé une étude calculant la quantité de métaux nécessaires à moyenne échéance pour soutenir nos modes de vie high-tech. La conclusion paraît invraisemblable : puisque la consommation mondiale de métaux croît à un rythme de 3 à 5 % par an, « pour satisfaire les besoins mondiaux d’ici à 2050, nous devrons extraire du sous-sol plus de métaux que l’humanité n’en a extrait depuis son origine »26. Cela signifie que nous allons consommer davantage de minerais durant la prochaine génération qu’au cours des 70 000 dernières années !

Crédit Photo : NASA

7,5 milliards d’humains vont exploiter plus de ressources minérales que les 108 milliards d’humains qui ont vécu sur Terre à ce jour ! Malgré les réserves dont nous disposons, au rythme actuel de production une quinzaine de mines de métaux de base et de métaux rares seront épuisées en moins de cinquante ans.﻿

De plus la quantité d’énergie dépensée pour aller chercher des métaux rares de plus en plus profonds, dans les océans, et de plus en plus haut, certains regardent avec envie les cailloux interstellaires, nous amène à une nouvelle limite de l’extraction minière : la limite énergétique. Nous ne pouvons pas dépenser plus d’énergie que nous n’en récoltons.

Alors que de nombreux pays cherchent à assurer leur future souveraineté minière en ré-ouvrant des exploitations sur leur territoire, dont la France, ces chiffres vertigineux font ressentir l’urgence d’une réelle sobriété énergétique. Exit les trop nombreux écrans dans chaque foyer et bienvenue à une ère de mutualisation des moyens : car sinon, que va-t-il vraiment nous en coûter d’être moderne, connecté et écolo ?

Notes : 1 et 2 : Guillaume Pitron, la Guerre des métaux rares, la face cachée de la transition énergétique et numérique

26 septembre 2018 - La Relève et La Peste