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L'industrie est sous leur emprise

LUDOVIC FERY lfery@industrie-technologies.com

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Indium, néodyme, tellure, rhodium... Ces noms vous sont peut-être moins familiers que l'or, l'argent ou le cuivre. Mais sans eux, les nouvelles technologies subiraient un sérieux coup d'arrêt. Tout comme un large pan de l'industrie, du biomédical à la défense, en passant par l'énergie. Enquête sur les raisons de cette dépendance.

Imaginez qu'un cambrioleur s'introduise chez vous, et vous dérobe tous vos gadgets de dernière génération : écouteurs, écran plasma, disque dur externe, tablette tactile... jusqu'à votre box Internet. Une véritable prise d'otage technologique ! C'est un peu ce que vit aujourd'hui un grand nombre d'industriels, inquiets face à l'approvisionnement de quelques matériaux stratégiques, regroupés sous le terme de métaux rares. Le risque d'un déséquilibre entre offre et demande est réel.

La Commission européenne a commandité une enquête sur ces éléments qu'elle a baptisés métaux critiques pour l'énergie. Dans son rapport remis fin 2011, elle identifie 14 éléments cruciaux pour l'essor de filières aussi importantes que le photovoltaïque, l'éolien, ou encore l'infrastructure électrique.

Les non-initiés y découvrent une batterie de noms exotiques : indium, tellure, hafnium, néodyme, dysprosium... qui se révèlent être de véritables vitamines pour l'industrie et les produits grand public les plus en vogue aujourd'hui.

Terres rares, produits dopants de l'électronique

Sur les cinq éléments jugés les plus critiques, deux font partie d'une même famille chimique, les lanthanides ou terres rares. Il faut dire que ce groupe de 17 éléments trouve déjà de nombreuses applications : lasers médicaux, pigments, fibres optiques, aimants de moteurs électriques, électrodes de batteries, poudres luminophores, systèmes de guidage des missiles...

Pourquoi les industriels se les arrachent-ils ? Contrairement à leur nom, ils ne sont pas rares, car plus concentrés dans la croûte terrestre que le cuivre ou l'argent. Mais leurs propriétés chimiques, optiques et magnétiques sont exceptionnelles, dues à une structure électronique quasi unique dans le monde minéral. En fait, comme le souligne Michel Latroche, directeur-adjoint de l'Institut de chimie et des matériaux de Paris-Est, et spécialiste des terres rares, « les seuls autres éléments à avoir une telle structure sont les actinides, et ils ont l'inconvénient d'être radioactifs. »

Les améliorations de performances obtenues grâce aux lanthanides sont bluffantes. Dans l'optique, les terres rares restent inégalées en termes de rendu de couleurs produites, au regard de la consommation d'énergie. Pas étonnant dès lors de les retrouver dans une large gamme de technologies : lampes fluocompactes, écrans plasma ou LCD, Led et Oled. Sans elles, même la fibre optique perd de son intérêt : c'est en effet grâce aux ions d'un élément appelé erbium, déposés sur les parois de la fibre, que le signal lumineux est amplifié et conserve sa puissance sur des kilomètres.

Stimulant des énergies vertes

Les aimants leur disent aussi merci. Avec un peu de néodyme, il est possible de multiplier la puissance d'un aimant traditionnel par 12 ! Les alliages néodyme-fer-bore se retrouvent maintenant partout, dans les moteurs de voitures électriques ou hybrides, mais également dans les générateurs d'éoliennes. « Aujourd'hui, nous ne savons pas faire d'aimants qui soient à la fois aussi compacts et puissants que ceux à base de terres rares », souligne Bill McCallum, chercheur en science des matériaux au Ames Laboratory, dans l'Iowa aux États-Unis. La petite électronique - disques durs, enceintes, écouteurs - ne s'y est pas trompée.

La compacité est aussi un souci majeur des énergies renouvelables. Dans l'éolien offshore en particulier, les infrastructures ne doivent pas être trop exigeantes en termes d'installation et de maintenance. Or le recours aux aimants à base de terres rares permet d'éliminer la boîte de vitesses, une contrainte qui oblige à surdimensionner les nacelles pour en augmenter la puissance. Sans compter les pannes qu'elle génère. La plupart des acteurs de l'éolien, Alstom, Siemens et General Electric en tête, envisagent ainsi des parcs offshore dopés aux terres rares.

Néanmoins, de nombreux spécialistes considèrent que c'est la mobilité électrique qui est la plus à même d'accroître notre dépendance aux lanthanides. Certains modèles de voitures existants, comme l'hybride Prius de Toyota, contiennent jusqu'à 15 kilogrammes de terres rares stratégiques, réparties entre le moteur et la batterie (voir infographie en page suivante). Pour le dysprosium, ajouté pour conserver le champ magnétique entraînant le moteur, les tensions du marché sont énormes. « Au rythme actuel de production, il pourrait venir à manquer d'ici quelques années seulement », explique Patrice Christmann, chef du service ressources minérales au Bureau de recherches géologiques et minières.

L'occident en manque de gisements

Cette pénurie annoncée ne vient pas de l'assèchement des ressources, mais d'un manque de disponibilité. La séparation et le raffinage des terres rares étant long et fastidieux, il peut s'écouler une dizaine d'années entre la découverte d'un gisement et le début de son exploitation.

Faute d'avoir anticipé l'explosion de la demande, l'Europe se retrouve aujourd'hui fortement dépendante de la Chine, qui contrôle plus de 95 % de la production mondiale. Depuis l'établissement de quotas en 2009, les industriels reconsidèrent l'exploration. Le français Areva a ainsi annoncé mi-2011 un partenariat avec le chimiste Rhodia pour identifier et exploiter de nouveaux gisements, mêlant uranium et terres rares. « Un pilote de laboratoire pourrait voir le jour d'ici cinq à dix ans, pour aboutir à un procédé mature dans les dix à quinze ans », projette Christian Polak, coordinateur de métaux et terres rares au sein de la division Areva Mines. Le sevrage n'est donc pas pour demain.

La bastnaésite, un minerai précieux pour une pléiade d'applications

La bastnaésite fait partie des 3 minerais exploités aujourd'hui parmi les 200 connus pour leur contenu en terres rares. Les éléments qu'elle renferme se retrouvent dans une multitude d'applications.

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