Au-delà de la pénurie de minéraux

2024/03/01 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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Disprosion, néodyme, promesse, tantale, gallium, arsenic, indien, étain, lithium, cobalt, brome, magnésium, or, argent, cuivre, graphite, phosphore… Presque sûr que tous ne sont pas dans vos mains, dans votre poche, dans votre sac ou sur votre table. Ceux-ci et d'autres sont indispensables dans les éoliennes et les panneaux solaires. Et, bien sûr, dans les véhicules électriques.

Une curiosité intéressante serait de se rendre compte des éléments que nous avons à notre portée, certains si rares, sinon par les problèmes qui se trouvent derrière, qui ne sont pas de toutes sortes. Premièrement, nous avons un grave problème lié aux frontières de la planète. « Si nous suivons ce rythme, avec cette philosophie et avec ce modèle, il nous reste très peu de temps », déclare la chercheuse de Tecnalia, Maider García de Cortazar Aguirrezabal.

« Ce siècle, en 23 ans, nous avons démarré autant que ce qui est enregistré dans toute l’histoire », explique Alicia Valero Delgado, chercheuse de l’Université de Saragosse. « C’est le cas du cuivre, du nickel et, en général, de toutes les matières premières minérales. Le rythme est si sauvage que, si nous ne trouvons pas de nouvelles réserves, elles seront bientôt épuisées, pendant des décennies ».

« Ce n’est pas seulement le cas de certains éléments étranges », explique Valero. « Le cuivre, par exemple, nous le connaissons tous et est assez abondant en soi, mais comme nous voulons l’électrifier, nous avons besoin du cuivre pour tout. Et nous avons déjà une pénurie dans les mines ».

Augmentation et augmentation de la liste des matières premières critiques. Dans la liste de l'Union européenne de 2011 étaient 14, dans celle de 2023 sont 34. « Les éléments sont plus parce que certaines matières premières sont des groupes minéraux, par exemple des terres rares », matiza Valero. « Par conséquent, presque toute la table périodique sera bientôt critique. »

La pénurie de matières premières n'est plus un problème d'avenir. « Il y a des problèmes d’approvisionnement avec différentes pièces et équipements, dont l’origine est la pénurie de matières premières », déclare Valero. « Nous avons besoin de beaucoup de matières premières rares et les mines que nous avons n’apportent pas autant. En outre, même si l'on veut augmenter les réserves, il faut entre 10 et 15 ans pour ouvrir une nouvelle mine. Par conséquent, nous avons un problème et il sera désormais plus grand. »

Pendant la pandémie, la crise des micropuces et des semi-conducteurs a été significative. Valero pense que ce n'était pas seulement un problème conjoncturel : « Nous voyons les symptômes d’un problème structurel, de vouloir grandir et grandir sur une planète finie. Quand nous étions peu nombreux et que les ressources étaient abondantes, le système fonctionnait. Mais, en atteignant les pics d’extraction, ces signes d’épuisement provoquent des problèmes dans la chaîne d’approvisionnement. »

Sans matière première de transition

« Le problème se pose et s’est aggravé parce que nous avons réalisé que la transition écologique est fondamentale », ajoute García de Cortazar. « Pour cela, nous avons besoin de panneaux solaires, d’éoliennes, d’électrification de la mobilité, etc. Nous avons des solutions technologiques, mais nous n'avons pas le matériel nécessaire, surtout les métaux. Nous avons envisagé une transition, mais nous n’avons pas analysé d’où nous allons sortir ces matériaux. »

Selon le rapport publié l’année dernière par l’Agence internationale de l’énergie (IEA), la demande de matières premières critiques a doublé entre 2017 et 2022. La demande de lithium a triplé, celle de cobalt a augmenté de 70 % et celle de nickel de 40 %. Et surtout, derrière ces augmentations se trouve le secteur des énergies renouvelables. En 2022, ce secteur a consommé 56% de la production mondiale de lithium, 40% du cobalt et 16% du nickel (respectivement 30, 33 et 10% en 2017).

Le problème avec la voiture électrique est le même, selon Garcia de Cortazar. « En Europe, nous avons mis en place une stratégie pour introduire des voitures électriques et ne pas en produire d’autres. Et il s'agit de créer des gigafactorías pour produire les batteries sur elles, etc. Mais nous n’avons pas parlé d’où nous apportions les métaux nécessaires. »

Les voitures électriques ont besoin de six fois plus de métaux critiques que les voitures de combustion. Selon l'EIA, la batterie d'une voiture électrique conventionnelle contient 40 kg de nickel, 24 kg de manganèse, 13 kg de cobalt et 9 kg de lithium (varie beaucoup selon le type et la taille de la batterie, par exemple, les Tesla Model S ont 62 kg de lithium). Pour le moteur, il faut un demi-kilo de néodyme et plus de 50 kilos de cuivre pour compléter le réseau de câbles. Les voitures électriques sont des mines à roues.

« La voiture électrique est le grand éléphant de la pièce », dit Valero. « C’est le secteur qui requiert le plus de matériaux critiques. Nécessite presque toute la table périodique. C’est donc aussi le secteur le plus vulnérable, car la rareté de tout élément l’affecte directement. »

« Nous avons aussi le problème de la géopolitique », ajoute García de Cortazar. En Europe, presque tout le matériel critique est importé. Et de nombreux matériaux sont concentrés dans quelques pays. À l'heure actuelle, la Chine détient le monopole de la plupart des matières premières essentielles, tant pour disposer de ressources sur ses terres que pour contrôler l'exploitation et le traitement des ressources d'autres pays.

Pour faire face à cette situation, la Commission européenne a présenté l'année dernière le projet de loi sur les matières premières critiques. L'objectif est de renforcer les capacités de l'UE dans toute la chaîne d'approvisionnement en matières premières. « Jusqu’à présent, ils se sont concentrés sur la décarbonisation et la transition écologique, et il semble maintenant qu’ils se soient rendus compte », déclare García de Cortazar. « Il faut travailler dans cette direction. »

« En Europe, il existe aussi un potentiel d’extraction des matières premières, dit Valero, peut-être pas tant en Amérique du Sud qu’en Afrique, mais oui. La vérité est que dans d’autres pays, il est beaucoup plus facile d’ouvrir les mines, car ici l’exploitation minière a un grand rival ».

Impact minier

En outre, l'exploitation minière est un autre problème qui tient à son impact élevé tant sur l'environnement que sur les conditions de vie des populations locales et, dans de nombreux cas, sur les droits de l'homme.

« L’hypocrisie est que nous ne voulons pas dans notre environnement parce qu’il a un grand impact et que les enfants du Congo la subissent », explique Carcia de Cortazar. Nous ne voulons pas de mines, mais nous voulons des mobiles sans voir ce qui se cache derrière.

Il en va de même pour les impacts environnementaux. « Il n’y a pas d’exploitation minière verte ou durable », affirme Valero. « Tout le monde a un impact. Les choses peuvent et doivent être mieux faites, mais ce problème est là. En outre, l'exploitation minière rend difficile l'extraction de matières premières. « Le passage de 0,8% à 0,4% de l’extraction dans une mine a d’énormes conséquences sur la consommation d’énergie, d’eau et de déchets, qui augmentent de façon exponentielle. C'est pourquoi les émissions de CO2 de l'industrie minière augmentent de manière spectaculaire. Quelle transition nous faisons ».

« Dans le nord de l’Europe, il existe des modèles intéressants qui utilisent des processus qui produisent le moins d’impact possible », ajoute García de Cortazar. « Le faire de manière plus durable est possible et nous devons aller de l’avant. L'impact sera toujours, mais nous devons essayer de le minimiser avec la technologie et les ressources disponibles. Nous n'avons plus d'options. Car nous avons besoin de mines. »

Une énorme réserve de terres rares a été découverte l'année dernière dans le nord de la Suède. On l'a appelé Per Geijer et on estime qu'il a 1,3 million de tonnes de terres rares. La Norvège, pour sa part, a récemment autorisé le début de l'exploration du fond marin. « Toutes ces possibilités doivent être analysées en Europe. Nous n’avons pas regardé tout cela depuis de nombreuses années, comme si ce n’était pas notre problème », explique García de Cortazar.

Nécessité de réduire

Compte tenu de la quantité de matière première nécessaire à la transition écologique, les calculs ne le fournissent pas. Valero l'enquête beaucoup et il est clair: « Dans le monde entier, la transition énergétique qui s’est produite dans le nord mondial ne pourra pas être réalisée si les réserves n’augmentent pas beaucoup. C'est une évidence. En Espagne, probablement aussi en Europe, mais il n’y a pas de ressources pour le faire dans le monde entier ».

« Le problème est de poser la transition énergétique comme suite à la précédente », explique-t-il. « Peindre de vert ne vaut pas, car l’économie actuelle est basée sur la croissance continue, comme si nous avions des ressources illimitées. Il faut changer le modèle racine, sans renoncer au progrès, mais avec une réduction drastique de la consommation de ressources ».

Par ailleurs, Valero estime indispensable de valoriser les ressources naturelles et de bien mesurer le coût de leur extraction, non seulement le coût actuel, mais aussi le coût pour les générations futures. « L’extraction indéfinie d’un patrimoine naturel laisse les descendants sans ce patrimoine. Comme je suis de Zaragoza, je mets cet exemple: La cathédrale du Pilar est comme si nous la vendons à prix de briques. Nous vendrions un patrimoine historique et culturel à un prix dérisoire, et pour les successeurs, cette basilique n'existerait pas. Nous vendons des cathédrales de nature à prix de briques.

Elle considère en outre que l'économie circulaire est indispensable, mais au sens le plus large. « En parlant d’économie circulaire, on pense toujours à la réutilisation des ressources utilisées, mais la première prémisse est de ne pas les utiliser. Le premier objectif doit être d'utiliser moins de ressources. Et puis, oui, récupérer l'utilisé. Nous ne pouvons pas continuer cette barbarie d’utiliser et de tirer, car il n’y a pas assez de ressources. »

Garcia de Cortazar coïncide avec: « Avec le modèle linéaire actuel, il n’y a pas assez de matières premières pour une transition énergétique mondiale. Si nous parvenons à établir un modèle circulaire, peut-être oui. Et il sera indispensable de réduire la consommation. Nous ne pouvons pas utiliser autant de matériaux que nous le voulons, mais pour des choses dont nous avons vraiment besoin. »

Ainsi, pour résoudre la situation, il faudrait changer beaucoup de choses. « Il faut changer le modèle, réduire la consommation, rechercher et exploiter davantage de ressources, tout en travaillant beaucoup sur le recyclage et l’éco-conception. »

Importance de la conception responsable

L'écoconception est essentielle, d'une part, parce qu'elle est indispensable pour pouvoir récupérer et recycler au maximum. « Jusqu’à présent, il s’est produit et produit sans se soucier de la fin de vie des produits », a déclaré Valero. « À la fin de la vie d’un mobile, par exemple, vous ne savez pas quels matériaux il a, où ils sont, comment ils peuvent être séparés… et chaque modèle est différent. Nous perdons ainsi des matériaux critiques. Cela doit être changé et conçu dès le départ pour pouvoir être recyclé. »

Garcia de Cortazar souligne un autre aspect important de l'éco-conception: « Il ne s’agit pas seulement de réfléchir à la façon dont nous allons démonter et recycler, mais aussi de savoir si les matériaux que nous utilisons au début ou si d’autres alternatives peuvent être utilisées. Il y a là un monde formidable pour la recherche. »

En fait, de nombreuses recherches sont en cours dans ce domaine. « Les principaux stimuli de la recherche ont toujours été d’obtenir des capacités élevées et de bons prix. Nous avons maintenant un autre acicate: les matériaux. Par exemple, les aimants avec des terres rares ont d'énormes capacités. Mais on étudie maintenant beaucoup si des aimants de capacités intéressantes peuvent être obtenus sans utiliser de terres rares ou en utilisant moins. »

Il est clair qu'il y a beaucoup à améliorer dans le recyclage: « Aujourd’hui, l’Europe apporte 100% des aimants chinois, transformés. Et moins de 1% est recyclé. Et non pas parce qu'on ne peut pas, mais parce qu'on ne le fait pas. Je ne vais pas dire qu'on peut recycler 100%, mais ce pourcentage doit augmenter considérablement. Nous avons une marge énorme. Il faut créer des processus et des entreprises qui permettent de recycler. »

Cependant, les deux experts ont clairement conscience que le recyclage ne résoudra pas le problème. « Nous aurons besoin de toutes les autres solutions », souligne García de Cortazar. « Bien que personne ne l’aime, nous aurons besoin de plus de mines. Mais le modèle doit être circulaire et je pense que la solution la plus rapide serait de réduire la consommation. » Valero dit aussi clairement: « D’abord la réduction, puis l’économie circulaire et enfin l’exploitation minière locale. »

Et ils ont de l'espoir. « La situation est vraiment grave, mais je vois des mouvements très importants », dit García de Cortazar. « J’étudie depuis plus de vingt ans et je n’ai jamais vu autant de conscience et de mouvement que maintenant. Et cela me donne un peu d’espoir. »

« Le discours du changement de cap est en cours et, contrairement à ce que nous avons fait jusqu’à présent, nous avons également commencé à écouter en Europe », dit Valero. « Je crains cependant que lorsque quelque chose sera fait, il ne soit pas trop tard. Les changements vont certainement arriver, car il n'y a pas d'autre alternative. Je ne sais pas si je le verrai, je crois oui, mais mes enfants en sécurité. Il s'agit de la façon dont nous voulons faire le changement, de manière violente ou plus ordonnée. Si nous sommes en mesure de le faire à temps, je pense que nous pourrons le rendre plus doux. »