• pierre-yves cossé

Des Métaux rares à la Sobriété


Des minerais rares , couteux, polluants et inégalement repartis.


Selon Guillaume Pitron (La Guerre des métaux rares/Les liens qui libèrent) minerais et métaux rares sont un levier de puissance dans le monde du vingt et unième siècle et joueront un rôle majeur dans l’économie du futur, notamment sur notre environnement. Guillaume Pitron, un journaliste qui a enquêté pendant six ans, a juxtaposé des informations empruntées aux sources les plus diverses. Le résultat est apparu fiable à de nombreux observateurs, dont Hubert Védrine qui a préfacé le livre.


La généralisation de l’usage des métaux rares


Les minerais rares sont mélangés dans des proportions infimes à des minerais abondants. Il en décompte vingt-huit, qui portent des noms inconnus du grand public et sont répartis dans bon nombre de pays (une carte mondiale est jointe en annexe). Ils sont transformés en métaux qui ont des propriétés exceptionnelles (magnétisme élevé) et sont des semi-conducteurs générant une énergie propre.

Avec l’informatisation et la numérisation, ils sont partout présents : écrans, batteries, voitures électriques, télévisions, robots, santé, armement… Leur consommation augmente de 3 à 5% par an, beaucoup plus pour certains (le palladium)


Des activités fortement polluantes


Leur exploitation présente des inconvénients : coût élevé, lié aux conditions d’extraction, à la complexité de leur purification et de leur raffinage et à leur rareté (le germanium coute dix mille fois plus cher que le fer), mais surtout pollution et production de CO2. Leur extraction pollue un volume considérable de terres arables et d’eau (200 m3 pour une tonne). Leur purification engendre une grande production de CO2. Le recyclage des métaux est difficile (« désallier » des matières premières) souvent peu rentable, parfois impossible, et gourmand en CO2.

La lutte contre le réchauffement climatique, la transition vers des sources d’énergie dites propres et plus généralement la numérisation de nos sociétés vont accroitre notre dépendance à leur égard. L’exemple de la voiture électrique est particulièrement instructif. Moins de moteurs thermiques ce serait moins d’émanations de CO2. Des experts en doutent ; si on fait un calcul sur le cycle de vie, depuis l’extraction des métaux rares jusqu’au traitement des déchets, les bilans CO2 seraient équivalents, principalement à cause des batteries, au moins dans les pays où la production électrique est d’origine charbonnière ou pétrolière.


La voiture électrique émettrait moins de CO2 ? ?


Si la voiture électrique a d’autres avantages, disparition de la pollution sonore et de particules nuisibles à la santé, elle n’est pas la panacée annoncée. Les producteurs de voitures, soucieux de ralentir le passage à l’électrique, demandent un débat. Ils ne sont pas écoutés et nos écolos aveuglés par leurs œillères se taisent. De manière plus générale, c’est le rythme de la numérisation qui appelle une réflexion d’ensemble. Elle est censée ouvrir la voie vers un monde dématérialisé, en réduisant les opérations physiques et en conséquence la consommation de CO2. Or Les ordinateurs et les réseaux sont de grands consommateurs d’énergie, dont l’origine reste pour une bonne part le charbon, le pétrole ou le gaz. Les centres de cloud, principalement américains et chinois, se classent au cinquième rang des grands consommateurs d’énergie. Ne faudrait-il pas ralentir la transition, plutôt que l’accélérer ? Où sont les lieux et les procédures permettant d’en débattre ?


L’hégémonie chinoise



Un stratège visionnaire



" Le Moyen Orient a le pétrole. La Chine a les métaux rares" (Deng- Xiao Ping, 1992)



Limiter le problème des métaux rares au problème chinois serait réducteur même s’ il existe bien un problème chinois. La Chine est le premier producteur, avec souvent une part supérieure à 50% de la production mondiale, 67% pour le germanium utilisé dans les panneaux solaires, et elle est devenue hégémonique sur l’ensemble du cycle de production. Cette domination est le fruit d’une stratégie de long terme, cohérente et exemplaire. Le premier temps fut celui de l’extraction des minerais, puis vint celui de la purification, du raffinage et des joint-ventures associant des entreprises étrangères, en vue de transférer les technologies. Lorsque le transfert fut acquis, la part et le rôle de ces joint-ventures fut réduit , et des entreprises purement chinoises se développèrent, ce fut le troisième temps. Enfin, le quatrième temps, celui de la conquête du marché mondial, par l’exportation, une politique de dumping aboutissant à la fermeture de centres de production dans les pays occidentaux ou à leur rachat. Cet appauvrissement à terme pour les Etats-Unis et l’Europe suscita peu de réactions. La manipulation des prix par la Chine eut pour effet de rendre l’activité déficitaire et les entreprises étaient d’abord soucieuses de leur compte d’exploitation. Rhône Poulenc ou Solvay préférèrent s’en débarrasser, au moins partiellement. Quant aux pouvoirs publics, ils étaient d’abord préoccupés par la pollution qui suscitait de vives protestations de la part des écolos et une grande inquiétude dans l’opinion. La délocalisation d’activités polluantes leur est apparue comme la solution la moins conflictuelle, la plus facilement acceptable pour l’opinion. Ce fut notamment le choix du gouvernement des Etats-Unis, qui se résignèrent à la fermeture de mines. Une prise de conscience est intervenue, et le gouvernement Biden envisage la réouverture de mines.


Il est vrai que l’extraction des minerais aboutit à des désastres écologiques. Guillaume Pitron nous emmène aux mines de Baogang, à proximité de Baotou, ville de Mongolie-Intérieure. L’accès au site est théoriquement interdit mais ce qu’a pu voir le journaliste, est un spectacle de désolation. Il en est de même au Congo-Kinshasa ( cobalt) ou au Kazakhstan (chrome) où l’eau polluée empoisonne les populations, menacées également par la radio activité.

Reste à savoir s’il y aura un cinquième temps dans la stratégie chinoise : une utilisation directement politique de ce levier. Elle peut « punir » l’occident par des quotas à l’exportation ou par une augmentation régulière des prix, avec une limite, la réapparition de centres d’extraction et de production de métaux. Elle peut aussi sanctionner un « ennemi » politique, en arrêtant, au moins provisoirement de lui vendre, comme elle l’a esquissé avec le Japon et l’Australie. Un comportement agressif et continu est peu probable. La Chine est-elle-même dépendante pour certains minerais ou métaux, voire pour des technologies. Elle n’est pas à l’abri de représailles. De plus, elle peut hésiter à accroitre des activités aussi polluantes ( 10% des terres arables seraient déjà contaminées), en particulier par crainte des réactions de l’opinion. Il n’empêche que le risque de ruptures d’approvisionnement existe et que les métaux rares feront partie des discussions conflictuelles à venir entre Américains et Chinois.


Que Faire ?


Pour l’Occident, l’ élaboration d’ une stratégie à long terme est une nécessité. La supériorité de l’approche Chinoise qui privilégie le temps long est incontestable. La Chine sait où elle va, ayant défini des objectifs, élaboré des politiques, déterminé un calendrier et des moyens. Sans planification à long terme, les pays occidentaux continueront d’être ballottés entre l’agressivité chinoise, et les pressions contradictoires des lobbys.

Une planification stratégique commence par un descriptif aussi précis que possible de la situation de départ : ressources actuelles et futures localisées, évaluation des couts directs et indirects, au premier chef des effets polluants, en eux -mêmes et comparés à d’autres activités. Cette première phase implique des études contradictoires, les avis des experts divergeant. Puis une analyse des marchés, des forces en présence, Etats et entreprises, comportant des scénarios à dix ou quinze ans, est nécessaire. Elle débouche sur des objectifs et des politiques chiffrées avec une explicitation des actions à mettre en œuvre. Une place doit être faite à la recherche d’innovations permettant de limiter les pollutions et de développer le recyclage.


Il n’existe pas un seul échelon stratégique pour une planification de ce type. A l’échelle des états, il convient de dresser un état des lieux : besoins actuels et futurs, forces et faiblesses de nos entreprises. Selon l’auteur, « La France serait un géant minier en sommeil » L’excellent outil que constituait le BRGM a été affaibli. Cédant aux pressions des ONG soutenues par l’opinion, la France a renoncé à une politique minière active et a préféré délocaliser chez les autres, déchets compris, la pollution.

Dans la perspective de la reconquête d’une autonomie stratégique, le planificateur national devrait examiner dans quelles conditions et quelles limites l’exploitation de métaux rares est possible, voire nécessaire. L’alternative pourrait être ou une production nationale minimale ou un durcissement des normes environnementales imposées aux importateurs. Selon le même auteur, l’exploitation de ressources sous-marines offrirait de grandes possibilités. Un gigantesque cratère sous-marin, à proximité de Wallis-et-Futuna, recélerait de fabuleuses réserves de terres rares. D’autres réserves seraient présentes dans les zones économiques exclusives de Tahiti et de Clipperton. Notre planificateur, le nouveau Haut- Commissaire au Plan, ne semble pas intéressé par de tels travaux, donnant pour l’instant la préférence à des généralités sur la dette ou l’industrie.


Le rôle de l’Europe


S’agissant d’un problème mondial, aucune stratégie définie à l’échelle nationale n’est suffisante. L’échelon européen est nécessaire. Au départ, la démarche serait comparable à celle des Etats: étude prospective des marchés, analyse des forces et faiblesses de l’Europe, détermination des objectifs, notamment temporels assurant un compromis entre les exigences de la numérisation et de la limitation de la production de CO2. Mais la démarche irait au-delà, l’Union Européenne disposant de moyens d’action. Elle peut financer des programmes d’investissements et de recherche ( techniques de recyclage et de production moins consommatrices de CO2. Elle peut introduire dans les Accords Commerciaux, en particulier avec la Chine, un volet sur la régulation du marché des métaux rares et les « bonnes » pratiques. Pour expliciter ces bonnes pratiques, voire ces normes, elle devrait se rapprocher des pays les plus concernés.


le Japon, en avance dans les techniques complexes de recyclage


D’abord des pays asiatiques, qui redoutent un embargo chinois comme le Japon. Ce dernier pays poursuit une politique dynamique, exploitation de réserves sous-marines, recyclage systématique (« les mines urbaines ») Un rapprochement avec les Etats-Unis est également souhaitable, puisque nos intérêts convergent, ce qui ne veut pas dire un alignement.


Et la sobriété ?


Ce concept à résonance morale peut faire sourire. S’agissant de produits rares, dont l’usage a un effet sur nos modes de vie, notre environnement et nos conditions de vie sur notre planète, il est parfaitement adapté. Les meilleurs métaux rares sont ceux que l’on n’a pas besoin de fabriquer.


C’est ce que préconise depuis 2010 Jean-Baptiste de Foucauld. Dans un livre collectif, Le Choix des sobriétés, il rappelle que la sobriété a une double dimension collective et personnelle et que le temps presse. L’Etat, par l’éducation et la régulation, comme celle de la publicité influe sur les comportements. Il peut aller plus loin, peser sur les prix au moyen d’une tarification selon des tranches de consommation, voire rationner. De telles évolutions ne sont concevables que si l’exigence de justice est respectée et si elles sont acceptées par les citoyens électeurs. Un engagement des principaux acteurs de la société civile, territoires, entreprises, syndicats, associations est nécessaire. In fine, il faut que le consommateur soit convaincu qu’il peut réduire ses besoins dans son intérêt, immédiat et futur. Pourquoi disposer de plusieurs portables ? Pourquoi multiplier l’envoi de mails à des inconnus ? Est-il intéressant d’acheter des bitcoins gloutons en énergie ? Une telle perspective peut paraître une utopie, mais l’existence de la rareté et d’une nature aux ressources limitées est un fait.


La sobriété numérique s’impose à tous.


Une réflexion sur les métaux rares déborde les questions économiques et techniques, elle va au-delà de la confrontation entre états, elle débouche sur des problèmes de société, voire de civilisation.


Pierre-Yves Cossé


Mars 2021




COMMENTAIRES ET ECHANGES



MD

Ta réflexion sur les métaux rares est évidemment importante et mérite que l’on creuse la question, loin des approximations ou des cécités de beaucoup d’écolos.

Il me semble que cela pose d’entrée la place que l’on entend donner à la recherche scientifique et technologique dans nos sociétés, place sinon remise en cause aujourd’hui mais largement marginalisée dans le subconscient de beaucoup de politiques, et ce jusqu’au plus haut niveau.

J’ai commencé mon parcours professionnel comme chercheur au CEA. Les terres rares étaient utilisées dans les réacteurs nucléaires pour leurs vertus surprenantes en matière de conversion et de réflexion neutronique. On a su les exploiter, les utiliser et les recycler (mais elles étaient présentes en quantité limitée).

Aujourd’hui les métaux rares sont sources d’exploration et d’exploitation beaucoup plus importantes pour toutes les raisons que tu rapportes.

Mais la question reste entière, car il s’agit d’une compétition entre le prix et le gain technologique pour un usage massif.

Ainsi, jusqu’à présent pour la puce électronique, le choix s’est fait pour le silicium (en quantité infinie avec le sable) dont on arrive à améliorer les qualités semi-conductrices par bombardement neutronique (ce que nous faisions, j’ai fait, dans les piles atomiques de recherche du CEA). Et puis s’est développée à toute allure la course aux micro et nano technologies car plus la puce est petite, moins le produit final est cher!

Par ailleurs, s’est développée la recherche en recyclage des constituants des appareils électroniques.

Ainsi, dans mes nouvelles activités, je soutiens aujourd’hui une start-up (Rosi Solar) qui s’est spécialisée dans la récupération et le recyclage du silicium utilisé en électronique. C’est impressionnant sur le plan scientifique et prometteur sur le plan technologique.

Tout cela pour te dire que ce sont de vraies questions, bien au-delà des affrontements géopolitiques ou des courses au profit, qui doivent être traitées avec sérieux et compétence.

Merci d’ouvrir le débat.

11 Mars


PP

Effectivement un très bon livre. Il a le mérite de mettre au jour un problème important pour la transition énergétique souvent occulté dans les débats et les plans gouvernementaux celui des métaux rares ou critiques. J’ai quelques doutes sur la possibilité de récupérer des terres rares par 2 ou 3000 m de fond au large de Wallis et Futuna (opération jamais réalisée à l’échelle industrielle, les Japonais ont fait quelques tentatives). En revanche, je m’interroge sur l’avenir des mines de nickel de Nouvelle Calédonie. Le nickel n’est pas un métal rare mais souvent considéré comme critique , il peut être utilisé comme substitut au cobalt dans les électrodes de batteries et la France via la Nouvelle Calédonie pssède le quart des réserves mondiales. La question est politiquement délicate compte tenu de la situation tendue sur place et des rivalités entre l’usine « kanak » et l’autre « loyaliste » mais la question du rôle stratégique du nickel n’est jamais évoquée (la Chine s’y intéresse). En fait cela traduit l’absence d’une politique minière en France en dépit de l’existence d’un Corps des mines.

12 Mars


PFC

Débat très intéressant et géostratégique.

La France a abandonné ses ambitions minières depuis longtemps, y compris à Wallis et Futuna malgré des dépenses de prospection significatives entamées dans les années 70. Et le corps des mines n'existe plus, pas plus que le ministère de l'industrie. L'inspection des finances et les amateurs de concurrence libre et non faussée ont eu gain de cause... Les mines et l'industrie ont été laissées à d'autres...

13 Mars


PYC

Et que pensez-vous des évaluations de cycles de vie qui concluent que la voiture électrique produit autant de CO2 que la voiture à moteur thermique ?

13 Mars


PFC

Effectivement. Tout dépend des sources de production de l'électricité. Avec le nucléaire, le bilan carbone de la voiture ÉLECTRIQUE EST TRÈS FAVORABLE. J'ai vu une étude de RTE qui montre que le bilan est positif dès que la production d'électricité (enr+ nucléaire) est supérieure à 50%...ce qui sera toujours le cas en France.

Demain il y aura concurrence entre le véhicule électrique rechargeable et le véhicule doté d'une pile à hydrogène, lequel sera obtenu par électrolyse... laquelle sera réalisée par l'utilisation d'électricité produite par les ENR.

14 Mars


PP

Je n’ai pas de données sous la main mais en tenant compte, bien sûr, de la consommation énergétique (électricité pour une tout-électrique) totalement décarbonée pour la France je pense que ce n’est pas vrai. En revanche j’ai lu que c’est probablement exact en Pologne…

14 Mars


PFC

Pour avoir connu beaucoup de nos grands ingénieurs et scientifiques du domaine de l'énergie, je sais que la créativité technologique dans ce domaine est sans limite ! Beaucoup de moutons à cinq pattes qu'il faut regarder avec méfiance car, en plus des incertitudes techniques qui caractérisent toute innovation, ils sont en général beaucoup plus coûteux que ce qu'annoncent leurs géniteurs. Jean Syrota disait volontiers qu'il était plus fier de ce qu'il avait empêcher de faire que de ce qu'il avait contribué à faire...

Et de citer Superphenix N°2, le calcinateur de Drocourt, la recherche sur les satellites capteurs d'énergie solaire, les réacteurs de Xeme génération, la fusion etc. et, dans le domaine de la demande, sa lutte homérique contre Marcel Boiteux et le chauffage électrique au nom du principe de Carnot. Curieusement, il avait beaucoup évolué dans ses convictions en passant des responsabilités de DGEMP à celles de président de COGEMA.

Peut-être la filière Hydrogène par électrolyse est-elle déraisonnable...elle reste cependant séduisante et mérite qu'on y investisse un peu d'argent...des sommes bien inférieures à ce que coûte ITER (plus de 20 milliards d'euros) pour une filière, la fusion, incertaine et lointaine.

Ce qui change fondamentalement la réflexion dans le domaine de l'énergie c'est effectivement l'urgence climatique : les équipements sophistiqués de production, le nucléaire en premier, peuvent être parés de mille vertus sur le papier; mais ils sont très chers au KW installé et très longs à maîtriser et à construire comme nous le constatons déjà avec notre EPR à Flamanville. Le coût, très élevé, est pourtant réduit en raison des taux d'intérêt très bas qui caractérisent la période...s'il fallait supporter des intérêts intercalaires "normaux" c'est à dire proches du taux d'actualisation habituel utilisé dans les années 80 (période de construction des 900MW), un KW nucléaire installé serait hors de prix et le KWh produit serait définitivement non compétitif par rapport à celui produit par une éolienne en mer ou par une centrale solaire, même pénalisé du coût de l'intermittence.

La triste réalité est que notre politique nucléaire a choisi de mauvais chemins: celui de l'EPR, plombé par les redondances sécuritaires voulues par les allemands. Nous ne pouvons reprendre la main qu'en concevant de petits réacteurs pouvant être construits rapidement et économiquement...compte tenu de l'implication d'EDF dans la construction de l'EPR, il ne peut acheter une machine sur étagère comme nous l'avons fait dans les années 70 avec les 900MW de Westinghouse. Nous sommes donc dans une impasse.

D'où, à mon sens, l'intérêt de focaliser nos efforts de R&D sur les ENR, le stockage de l'électricité, les réseaux intelligents permettant un foisonnement optimal de l'intermittence, le biométhane et...l'hydrogène ! Les efforts conjugués sur ces différents plans nous donneront des résultats plus rapides, sur le plan opérationnel, que les milliards investis dans ITER...

PP

L’utilisation de l’hydrogène (produit par électrolyse de l’eau) comme vecteur énergétique est une tarte à la crème. Les rapports gouvernementaux (sauf France Stratégie il y a deux ou trois ans) et les industriels du secteur n’évoquent jamais : le rendement de la filière (électricité entrant dans un électrolyseur/électricité sortant de la pile à combustible après stockage (aujourd’hui au mieux 40%) – les problèmes de sécurité (gaz léger avec une plage d’inflammabilité supérieure à celle de l’essence, fragilise les structures métalliques) , il doit être stocké à 700 bars dans un réservoir de voiture , danger en cas de fuite dans un parking souterrain, ne parlons pas d’un avion (bon courage !)…- la nécessité d’utiliser du platine dans les électrodes de la pile à combustible (production mondiale 150 tonnes…mais recyclage possible) – le fait que les électrolyseurs à grande puissance pour produire l’hydrogène ne sont pas au point et leurs électrodes utilisent du cobalt et du nickel métaux coûteux (peut être aussi un catalyseur qui est un platinoïde). L’Académie des technologies a fait un rapport mitigé sur cette filière. L’utilisation de l’hydrogène dans les voitures électriques et a fortiori les camions (avantage une recharge rapide) est très douteuse (sauf peut-être pour des flottes captives, éventuellement les trains pour remplacer le diesel). Elle peut-être envisagée pour le stockage de l’électricité sur des sites de production des filières renouvelables en plein air (l’électricité solaire produite à midi sera sans doute peu utilisée car la demande est faible et elle ne coûtera rien donc il faut la stocker même si le rendement est mauvais). Le très intéressant rapport récent AIE-RTE sur un scénario du mixte électrique français à forte proportion de renouvelables retient cette possibilité mais très modérément. Par ailleurs on aura besoin d’hydrogène dans des procédés industriels comme la production d’ammoniac, voire des biocarburants (notamment du kérosène) « quoi qu’il en coûte »…. Total et l’Air Liquide produisent de l’hydrogène à partir du gaz naturel notamment pour fabriquer de l’ammoniac et ils veulent étendre leur marché, c’est humain….Pour conclure, je pense que l’on se fait des illusions… 15 Mars.


PYC

Tu crois donc à un modèle économique viable fondé sur de l’hydrogène obtenu par électrolyse, en dépit des écarts de prix considérables constatés actuellement ?


PP

Ce qui me « chagrine » c’est que l’on ne fait pas une véritable prospective de la science et de la technique en la confrontant aux enjeux majeurs de notre société, le réchauffement climatique n’étant pas le moindre, la crise de la Covid-19 nous a rappelé que la santé publique en est un autre. S’agissant de la transition énergétique il n’y a pas de solution miracle et il faut investir sur des techniques prometteuses de façon raisonnable en mettant en évidence les verrous technique ou scientifiques et les risques sécuritaires (c’est ainsi que la question de la nécessité d’utiliser des métaux « critiques » dans les énergies renouvelables est rarement évoquée, le point de départ de nos échanges). Je conviens que l’hydrogène est une solution possible pour le « stockage » de l’électricité sur le site d’une centrale solaire, par exemple, et RTE l’envisage dans ses scénarios (l’électricité ne coûtant rien à midi) mais après 2035. Le récente panne géante d’électricité au Texas, pendant plusieurs jours, suite à une tempête de neige (les pompes pour alimenter en gaz les centrales thermiques ont gelé ainsi que les turbines de la plupart des éoliennes) a montré la nécessité d’avoir des moyens de stockage et un réseau électrique résilient. En revanche l’option de la voiture électrique à l’hydrogène ne semble pas raisonnable au plan économique et sécuritaire (a fortiori l’avion). Il faudra construire des bornes de recharge avec un stockage alors que l’on a déjà du mal à équiper le pays en bornes de recharge rapide pour les batteries ce qui est sans risque. Le nucléaire reste une option valable car il est certes coûteux mais il est pilotable. L’option des petits réacteurs modulables (60 MW par module) doit être étudiée mais il n’y pas encore d’expérience (Bill Gates investit dans ce domaine comme il l’explique dans son livre sur le climat qui est intéressant….). S’agissant de l’EPR de Flamanville on peut constater que le chantier a été mal géré, les Chinois en ont connecté deux au réseau l’an dernier (dont un construit avec EDF…..). Je conviens que la fusion est un projet de recherche à très long terme dont le succès n’est pas garanti pour des raisons scientifique et techniques (je suis impressionné par la façon avec laquelle le chantier international avance) mais mieux vaut faire ce pari que de faire des plans pour envoyer l’homme sur la Lune et sur Mars….

22 Mars


SA

Le black-out au texas a été également dû aux batteries de stockage qui perdent en efficacité avec le frodi.. pas besoin d’aller aussi loin : à Amiens les bus électriques ont arrêté de fonctionner quelques jours en février.. il ne faisait que 3 degrés

23 Mars


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