Les métaux sales de l’énergie propre ou la face cachée de la transition énergétique …

Alain Préat
2018/06/09
Professeur émérite de l’Université libre de Bruxelles

« Les métaux sales de l’énergie propre ou la face cachée de la transition énergétique… »


Commentaire : (...) "de milliers de tonnes de roches qui sont extraites quotidiennement dans des mines (plus de 10 000 en Chine) dans des conditions de pollution de l’environnement (utilisation d’acides divers, suivant les procédés les plus classiques d’exploitation des mines) qui n’ont rien à envier par exemple à l’extraction des sables bitumineux ou asphaltiques de l’Amérique du Nord. [...] et particulièrement dans le Jiangxi [10] dans des conditions très peu scrupuleuses en termes environnementaux et utilisation de la main d’œuvre [1] A Baotou capitale mondiale des terres rares située en Mongolie intérieure au nord-ouest de Pékin, on ne compte plus le nombre de cancers et autres maladies liés aux rejets toxiques dans les lacs."

Sommes-nous gardiens de nos frères?
"Et quel crime? "
Daniel Darc
À partir de 4'

php

Trois révolutions énergétiques depuis à peine plus d’un siècle. Nous sommes entrés dans la troisième révolution énergétique. La première vit le jour avec la machine à vapeur et participa à l’essor du charbon, avec la seconde le moteur thermique détrôna le charbon au profit des hydrocarbures, et la troisième révolution industrielle, en cours, est technologique et basée sur les énergies ‘vertes’ ou énergies intermittentes et l’informatique ou le numérique. Cette problématique vient d’être abordée dans un excellent ouvrage paru en 2018 [1].

Peut-on dire que cette progression récente suivant ces trois phases majeures de la technologie s’est effectuée dans le sens d’un meilleur respect de l‘état de la Planète ? Bien que cela soit le discours officiel, rien n’en est moins sûr. Pourquoi ? Tout simplement par le méconnaissance de tout un chacun à comprendre ou savoir ce qui est réellement utilisé dans les énergies vertes et numériques. L’actuelle ‘transition énergétique’ a bon dos et elle a toutes les vertus, elle est propre, quant aux les hydrocarbures, le charbon, l’uranium et CO2 (ennemi n° 1) ils ont tous les maux, et sont tous sales. Il n’est pas un jour où cette opposition nous est rappelée…

Cette méconnaissance est sciemment entretenue par les industriels (on se doute bien pourquoi), par les autorités qui n’ont de cesse de se la jouer écologique (on se doute aussi pourquoi) et aussi par le manque de connaissances scientifiques de la plupart des citoyens (les études scientifiques sont réputées difficiles…).

En effet qui sait ce que sont les ‘terres rares’ ? Qui sait qu’elles sont l’objet d’une guerre moderne sans merci qui a déjà livré son vainqueur, la Chine [2]. Que sont les métaux rares, eux aussi l’objet d’une guerre de l’ombre ? Nous consommons déjà plus de deux milliards de tonnes de métaux divers (la quasi-totalité du tableau de Mendeleïev) chaque année, soit plus de 500 tours Eiffel par jour [1]. Ici aussi les chinois sont les gagnants, l’essentiel des métaux rares provenant des mines chinoises. Rappelons le rôle stratégique des terres rares rapidement perçu par la Chine : en 1992, Deng Xiaoping, secrétaire général du Parti Communiste chinois aurait déclaré que ‘Le Moyen Orient a le pétrole, la Chine a les terres rares ‘[3].

Avant de rapidement discuter de ce que sont ces terres rares (ou ‘lanthanides’) et métaux tant recherchés dans la ‘green tech’ ne perdons pas de vue qu’il s’agit bien de milliers de tonnes de roches qui sont extraites quotidiennement dans des mines (plus de 10 000 en Chine) dans des conditions de pollution de l’environnement (utilisation d’acides divers, suivant les procédés les plus classiques d’exploitation des mines) qui n’ont rien à envier par exemple à l’extraction des sables bitumineux ou asphaltiques de l’Amérique du Nord. Mais dans le cas qui nous occupe cela sert la fameuse transition énergétique et il n’est pas question de trop ébruiter ces catastrophes écologiques qui nous fournissent quand même les précieuses terres rares qui rentrent par exemple dans la fabrication des super-aimants ou aimants ultra-puissants principalement utilisés dans les moteurs électriques, ou les métaux rares de nos téléphones portables, ou encore dans les turbines éoliennes. Citons le cas des téléphones portables ou smartphones, selon l’Unicef plus de 40 000 enfants sont ‘utilisés’ dans le Kivu dans des mines pour exploiter l’étain [4]. Citons également qu’en 2013 une seule éolienne de 3MW nécessitait jusqu’à 2700 kg de terres rares (surtout dysprosium et praséodyme, voir ci-dessous)[5,6]. Il est impossible de citer tous les autres cas de destructions écologiques en vue d’extraire les éléments nécessaires à la révolution verte et numérique. D’évidence la révolution ’verte’ n’est pas propre, ni pire, ni meilleure que les deux révolutions précédentes, sans compter qu’il est possible aujourd’hui d’exploiter sainement du charbon ou des hydrocarbures. Tout est une question de finances, de profit… comme en bien d’autres domaines, comme par exemple l’industrie du biomédical avec les récentes affaires liées à la vente de médicaments que l’on savait dangereux, même mortels, mais quand même vendus.

Que sont donc les terres rares ? Il s’agit de 15 éléments métalliques, dont le type est le lanthane, de propriétés chimiques très voisines, assez répandus en faibles concentrations dans des minéraux de roches magmatiques dans lesquelles ils se forment à l’origine. Ces roches peuvent ensuite être altérées par les processus géologiques et fournir des sédiments ou sables contenant les minéraux porteurs de terres rares (deux minéraux constituent l’essentiel des réserves mondiales, la bastnasite et la monazite [7]). On distingue trois groupes de terres rares, suivant leurs propriétés chimiques et physiques (1) scandium/yttrium; (2) lanthane, cérium, praséodyme, néodyme, prométheum, samarium ; (3) europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutécium. Ils présentent de nombreuses utilisations industrielles : verres, céramiques, éclairage, électronique, laser, moteurs électriques, métallurgie, télévision, numérique …. [8]. Les terres rares sont peu abondantes, leur teneur moyenne dans la croûte terrestre est de 0,019%, beaucoup moins que par exemple le fer (5%) ou l’aluminium (5%), mais plus abondantes que l’or (0,0000005%), l’uranium (0,0002 %) ou l’étain (0,0002‰) pour ne donner que quelques comparaisons. Leurs prix est cependant fort élevés variant entre 400 et 500 USD/kg, soit près de 10 fois moins celui de l’or, mais plus de cent fois celui des métaux abondants [9]. Bien que relativement bien réparties sur la planète, les terres rares sont extraites le plus massivement en Chine (95% de la production mondiale) et particulièrement dans le Jiangxi [10] dans des conditions très peu scrupuleuses en termes environnementaux et utilisation de la main d’œuvre [1]. Etant en concentrations très faibles, les terres rares laissent sur place de très importants volumes de résidus miniers qui sont rarement traités, ces résidus sont ainsi soumis à une altération météorique vigoureuse, surtout dans les régions tropicales, avec processus d’oxydation libérant des acides qui contaminent les rivières et les nappes phréatiques. L’extraction et le raffinage des terres rares sont donc très polluants. Notons enfin que l’abréviation de terres rares dans la littérature consacrée est REE pour ‘Rare Earth Elements’.

Les métaux rares ou ‘métaux technologiques’ sont près de trente suivant la liste établie par la Commission européenne [11] et sont souvent considérés comme ‘critiques’ car leur approvisionnement est lié aux tensions entre l’offre et la demande. De nombreux métaux rares rentrent également dans la composition d’aimants utilisés dans les turbines éoliennes les plus puissantes. D’autres, tel le gallium, dans les ampoules basse consommation. Tout comme les terres rares, ces métaux rares sont produits au détriment de l’environnement comme en témoignent notamment les rejets toxiques, l’utilisation d’acides, l’eau utilisée en très grande quantité et qui est contaminée. Bref tous les maux caractérisant les mines ‘standards’ mal gérées se retrouvent également ici, peut-être même de manière plus répandue vu le ‘rush’ actuel sur les énergies vertes et le numérique, grands utilisateurs de métaux rares. Notons que les prix des minerais et des métaux ont été multipliés par trois entre 2002 et 2013, malgré un effondrement temporaire lors de la crise de 2008 [7]. Les conséquences écologiques et sanitaires sont catastrophiques et rarement mises en évidence dans la promotion des énergies vertes. Elles sont bien établies en Chine, pays qui comme pour les terres rares, est le premier producteur de métaux rares au monde, et dans de nombreuses autres régions, par exemple au Congo RDC, Kazakhstan, Amérique latine.

La cas du lithium est instructif au sujet de la promotion des énergies ‘propres’. Il est impossible ici de rendre compte de toutes les catastrophes écologiques liées à la transition énergétique : prenons un exemple, celui du lithium qui est un métal très recherché pour les batteries électriques dont la presse nous parle sans arrêt. Pour le moment le bilan carbone de la Tesla, voiture qui fait référence dans les média, est plus négatif que celui d’une voiture à essence : en effet la batterie ‘Tesla’ pesant 544 kilos est une batterie lithium-ion composée à 80% de nickel, à 15% de cobalt, à 5% d’aluminium auxquels s‘ajoutent lithium, cuivre, manganèse, acier et graphite. La seule industrialisation d’une voiture électrique consomme 3 à 4 fois plus d’énergie que celle d’un véhicule conventionnel [1]. Les batteries Li-ion, les plus performantes aujourd’hui, contiennent 2 kg de Li (voitures hybrides) ou 3 kg (voitures entièrement électriques). Actuellement le lithium est extrait de deux types de gisements : des pegmatites qui contiennent du spodumène (un silicate riche en lithium : LiAlSi2O6) [12] et des sédiments évaporitiques, particulièrement l’eau de certains lacs carbonatés d’altitude. Le plus grand gisement de lithium est dans le salar (ou ‘désert de sel’ lié à des lacs d’évaporation) d’ Uyuni en Bolivie. II a été exploité à plusieurs reprises mais a échoué pour des raisons politiques ou économiques (des millions de dollars sont nécessaires pour le développement de l’exploitation) et pose des problèmes écologiques et environnementaux très graves : les lacs de l’ altiplano bolivien constituent des écosystèmes uniques et sont actuellement l’objet de sites touristiques attractifs [13] D’autres gisements sont ainsi recherchés y compris celui de l’eau de mer qui contient 0,17 ppm [14] de Li, actuellement non exploitable d’une point de vue rentabilité économique. Notons qu’aujourd’hui 75% des réserves mondiales de lithium sont en Amérique du Sud sur l’ altiplano des Andes en Bolivie, en Argentine et au Chili (Figure 1).


Figure 1 : Extraction de lithium dans le salar bolivien in http://www.geolinks.fr/geopolitique/la-bolivie-et-le-lithium-les-nouveaux-enjeux-strategiques/

L’indice de criticité montre l’importance stratégique des terres rares. Le Service géologique américain (USGS) a publié un rapport évaluant l’offre en un grand nombre de métaux et de substances minérales [15] (Figure 2).


Figure 2 : Indice de criticité des principales terres rares.https://www.energy.gov/sites/prod/files/edg/news/documents/Critical_Materials_Summary.pdf

La criticité considère l’importance de la substance dans notre industrie (axe des abscisses) et le risque de pénurie ou restriction (axe des ordonnées). Les terres rares (surtout les terres rares lourdes ou ‘HREE’) et métaux rares ont un indice de criticité très élevés et sont soumis aux tensions des marchés. La Commission européenne a également publié une liste équivalente [16]. On voit que les terres rares (Figure 3) ont l’indice de criticité le plus élevé, malgré une production mondiale d’à peine 0,01% de celle de l’acier, c’est dire l’importance de leur dimension stratégique, très vite comprise par la Chine.



Figure 3 : Diagramme de l’indice de criticité des substances minérales d’après la Commission européenne (2018) [16]. LREE et HREE pour Light Rare Earth Elements [17] et Heavy Rare Earth Elements [18]. Les ronds rouges représentent les matériaux critiques, les bleus les matériaux non critiques.


Finalement rien de nouveau sous le soleil... On voit donc que les énergies vertes et le numérique sont bien loin d’être ‘propres’ comme on ne cesse de nous le répéter tous les jours, c’est en même devenu un argument publicitaire majeur, également une obsession des pouvoirs politiques à la recherche de voix … bref c’est l’étendard duquel on ne peut se dédouaner … à moins de réfléchir sérieusement. Il faut par exemple savoir que la fabrication des ordinateurs et smartphones utilise 19% de la production globale de métaux rares tels que le palladium et 23% du cobalt. La seule fabrication d’une puce de deux grammes implique le rejet d’environ deux kilogrammes de matériaux. Le produit final ne représente que 2% de la masse totale des déchets générés tout au long du cycle de vie [19]. D’après Roman Lauren, 80% des déchets électroniques produits aux Etats-Unis et au Japon sont expédiés, malgré la Convention de Bâle [20], en Asie [21]. Les déchets non économiquement rentables sont conservés comme futurs ‘minerais’ ou réserve stratégique, particulièrement en Chine, ce qui ne peut que renforcer la position actuelle de ce pays comme leader du marché des terres rares et des métaux rares. Tout cela à bien sûr un coût environnemental et de santé publique. A Baotou capitale mondiale des terres rares située en Mongolie intérieure au nord-ouest de Pékin, on ne compte plus le nombre de cancers et autres maladies liés aux rejets toxiques dans les lacs [22, 23].

Il n’est pas question dans cet article d’éluder les problèmes de dégradations environnementales liées aux énergies de la seconde révolution industrielle (hydrocarbures conventionnels et non conventionnels et charbon), qui rappelons-le constituent encore plus de 80% de l’énergie primaire consommée aujourd’hui et près de 60 à 65 % pour la production d’électricité mondiale [24]. Citons uniquement le rejet de quantités de mercure par les centrales au charbon de premières générations. Ici aussi la liste des dégradations environnementales est longue même si de plus en plus de raffineries (pétrole) ou de centrales au charbon sont de mieux en mieux équipées pour éviter les rejets et pollutions diverses.

Restons donc vigilants et ne prenons pas pour argent comptant ce qui nous est ‘vendu’ comme une évidence. Non les énergies vertes et le numérique ne sont pas propres. Le constater devrait ensuite permettre à chacun de consommer de manière a minima informée, et relativiser cette fameuse transition écologique (énergies vertes et numérique) si propre, si durable… comme par magie!

Références

1. Guillaume Pitron, 2018. La guerre des métaux rares. La face cachée de la transition énergétique et numérique. LLL, Les Liens qui Libèrent, ISBN 979-10-0574-1
2. https://theconversation.com/comment-la-chine-a-pris-le-controle-du-marche-des-terres-rares-69967 
3. http://lignes-rouges.over-blog.com/2018/02/le-moyen-orient-a-le-petrole-la-chine-a-les-terres-rares.html 
4. https://www.capital.fr/economie-politique/dans-ces-mines-naissent-vos-smartphones-1149846 
5. https://www.contrepoints.org/2013/11/05/145159-eoliennes-terres-rares-et-desastre-environnemental-une-verite-qui-derange 
6. http://morventencolere.org/leolien-nest-pas-ecologique-un-plaisir-de-riches-aux-depens-des-pays-pauvres/ 
7. https://fr.wikipedia.org/wiki/Terre_rare 
8. http://www.mdpi.com/2075-163X/7/11/203 
9. Michel Jébrak 2015. Quels métaux pour demain ? Les enjeux des ressources minérales. Dunod, ISBN 978-2-10-07-072611-0 
10. https://legrandcontinent.eu/2018/01/13/lempire-des-metaux-rares/ 
11. Liste des métaux rares commission européenne : https://ec.europa.eu/transparency/regdoc/rep/1/2017/FR/COM-2017-490-F1-FR-MAIN-PART-1.PDF 
12. Nicholas Ardnt, Clément Ganino, Stephen Kesler 2015. Ressources minérales. Origine, nature et exploitation. Dunod, ISBN 978-2-10-072049-1 
13. http://www.liberation.fr/planete/2009/06/01/bolivie-sur-un-baril-de-lithium_561294 Également : https://reporterre.net/La-Bolivie-dechiree-entre-extractivisme-et- protection-de-la-Terre-Mere 
14. ppm = partie par million, unité utilisée pour exprimer des concentrations : Ex. 1 ppm = 0,0002% . 1% correspond à 10 000 ppm. Si ces proportions correspondent à des volumes, on les fait suivre de la lettre v (Ex. 1 ppmv). Il existe aussi l’unité ppb = un partie part milliard (part per billion) 
15. https://www.energy.gov/sites/prod/files/edg/news/documents/Critical_Materials_Summary.pdf 
16. https://ec.europa.eu/growth/sectors/raw-materials/specific-interest/critical_en 
17. https://www.dnrm.qld.gov.au/__data/assets/pdf_file/0009/306855/lree.pdf 
18. https://www.dnrm.qld.gov.au/__data/assets/pdf_file/0018/238104/hree.pdf 
19. Filipo, F., Dobré, M., Michot M. 2013. La face cachée du numérique. L’impact environmental des nouvelles technologies. L’Echapée.
20. http://www.basel.int/
21. Metals & Minerals Blockchain Supply Chain Solutions at Everledger, https://www.linkedin.com/in/laurenroman/ 
22. http://www.parismatch.com/Actu/Environnement/Un-lac-devenu-toxique-a-cause-des-smartphones-975595 
23. https://theconversation.com/comment-la-chine-a-pris-le-controle-du-marche-des-terres-rares-69967 
24. https://www.bp.com