Terres rares

Un article de Encyclo-ecolo.com.

Version du 8 août 2012 à 10:33

Les terres rares, ressources critiques en voie d'épuisement

Les terres rares

Terres Rares

Les terres rares ne sont, en réalité, ni des terres, ni rares. Quatre de ces éléments (soient le cérium, le lanthane, le néodyme et l'yttrium) se retrouvent dans la croûte terrestre en quantité plus abondante que le plomb, et sont plusieurs fois plus abondant que l'argent. Le terme «rare» a plus à voir avec la rareté des gisements contenant ces minéraux à des concentrations suffisament élevées pour être économiques et de la difficulté à séparer les éléments les uns des autres en raison de leurs propriétés remarquablement similaires.

Les terres rares sont les 17 matières premières métalliques de valeur stratégique : yttrium, scandium, and the so-called lanthanides (lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium lutetium

Les terres rares, pas si rares

La difficulté d'exploitation des terres rares réside dans leur présence à un infime pourcentage dans la roche mère ce qui implique des moyens importants et des techniques lourdes d'extraction. Contrairement à ce que leur nom suggère, les terres rares sont réparties de façon relativement homogène dans le monde : des gisements ont ainsi été découverts dans les sédiments profonds en Polynésie française.

• les terres rares ne sont pas si rares que leur nom le laisse croire. * C’est la grande dispersion des terrees rares à la surface de la planète et le fait qu'on les ai découvertes progressivement qui leur a valu le qualificatif de « rarer ».

• Les terres rares sont assez répandues. Les terres rares sont aussi répandues quele zinc, 10 fois plus que le plomb, 1000 fois plus que l’argent.
• La terre rare la plus commune est le cérium dont la présence se situe entre celle du cuivre et de l’étain et réprésent 1/3 du total des terres rares.
• Les 2 terres rares les plus rares sont le thulium et le lutétium se situent pour leur part entre le mercure et le cadmium.

Selon Tim Worstall, un expert des terres rares, sur BBC, «Il n’y a pas véritablement pénurie de terres rares mais ce sont plutôt les capacités de transformation des minerais qui restent insuffisantes», e

Les terres rares entre monopole et demande globale

• La Chine assure 95% de la production des terres rares dans le monde : ces terres rares sont indispensables à la production des téléphones mobiles, des écrans plats, des panneaux solaires, des éoliennes, .... La Chine exploite toute la gamme des terres rares, surtout en Mongolie Intérieure comme par exemple le dépôt de Bayan Obo, dans le district minier de Baiyun. Deng Xiaoping qui a converti la Chine au capitalisme aurait déclaré en 1992 : « Le Moyen Orient a le pétrole et nous avons les terres rares »La Chine ne possède "que" 36 % des réserves mondiales de métaux rares, suivie de l'ex-Union soviétique (22 %), des États-Unis (13 %) et de l'Australie (5 %). Mais la Chine assure à elle seule plus de 95 % de la production mondiale de terres rares soit 120.000 tonnes par an.

Or, la demande intérieure de la Chine en terres rares dépassera sa production dès 2012 et la Chine sera de plus en plus tentée de mettre un frein à ses exportations, comme on l'a déjà vu par exemple avec les taxes sur le graphite.

Les terres rares possèdent certaines propriétés chimiques et physiques qui les rendent indispensables au fonctionnement de nombreuses applications de haute technologie. Elles sont largement reconnues comme étant parmi les minéraux d'importance stratégique pour la poursuite du développement d'une société technologique moderne. Parmi les propriétés des terres rares, on retrouve leur haute conductivité thermique et électrique, le magnétisme, la luminosité, ainsi que leurs propriétés catalytiques et optiques.

On estime que la demande de terres rares a augmenté à un rythme d’environ 12% par an dans la dernière partie de la décennie. Cette croissance a été principalement tirée par la gamme de plus en plus étendue d'applications utilisant des terres rares : en effet, alors que les matériaux traditionnels semblent avoir atteint leurs limites de performance opérationnelle, on retrouve les terres rares dans l'électronique grand public, les technologies d'énergie propre et les applications de défense.

Dominance de la Chine de l'industrie des terres rares

Jusqu'aux années ’60, la production mondiale de terres rares a totalisé moins de 10000 tonnes métriques par an, alors que l'Inde, le Brésil et l'Afrique du Sud étaient les principaux producteurs. Des années ‘60 jusqu'aux années ‘80, la mine de terres rares MountainPass en Californie était le plus gros producteur. De nos jours, les dépôts indiens et sud-africains continuent de produire un peu de concentrés de terres rares, mais ils sont éclipsés par l'échelle de la production chinoise.

Les terres rares, futur motif de conflits ?

• La Chine produit aujourd'hui plus de 97% de l'approvisionnement mondial en terres rares, la plupart du temps en Mongolie intérieure, même si elle ne dispose que de 37% des réserves prouvées. Plus précisément, la majorité des réserves chinoises se retrouvent à Bayan Obo, en Mongolie intérieure, qui est un dépôt polymétallique massif. La Chine durcit les conditions d'exportation des terres rares (notamment vers le Japon), notmment pour alimenter sa demande intérieure. Celle-ci représente 60 % de la demande mondiale et augmente de 20% par an. Les autres pays essaient de pallier la future pénurie afin de garantir à leurs industriels un approvisionnement régulier de ces métaux stratégiques : la société australienne Lyans Corp. va ouvrir de nouvelles mines au 2ème trimestre 2011 en Australie Aux Etats-Unis, les préparatifs d'ouverture de nouvelles exploitations de terres rares sont moins avancés. La mine de terres rares de Mountain Pass en Californie devrait ainsi faire l'objet d'importants investissements. Certains gisements canadiens (Hoidas Lake), vietnamiens, australiens, sud-africains et russes devraient faire l'objet d'investissements.

• La Chine a commencé à réduire de 5 % à 10 % ses exportations de terres rares depuis 2006. En septembre 2010, un incident diplomatique entre la Chine et le Japon a concerné l'arraisonnement d'un bateau de pêche chinois avait rapidement dérapé sur le sujet des terres rares, Tokyo accusant Pékin d'avoir décrété un embargo sur ses exportations de terres rares.

Le Japon a signé, l'été 2009, un accord avec le Kazakhstan pour exploiter ses gisements de terres rares.

Des ressources critiques pour l'économie européenne

• Les terres rares comprennent quelque 17 minéraux aux propriétés chimiques et électromagnétiques proches. Elles sont essentielles pour fabriquer ordinateurs, écrans, matériel audio, caméras et appareils photo, pièces automobiles, ampoules ou piles. Un rapport de l'UE montre à quel point, les économies européennes sont dépendantes de certaines matières :

Les terres rares Les terres rares font partie des ressources naturelles naturelles non renouvelabes menacées d'extinction. en considérant l’ensemble des applications aéronautiques, En résumé, la criticité des minerais et terres rares est sensible dans le secteur de l'électronique et des moteurs. Le profil de consommation des métaux a également évolué rapidement ces dernières années. Le fort développement des produits électroniques, des technologies de l'information et de la communication (TIC), de l'aéronautique, allié à l'innovation technologique dans la recherche de performances et de rendements, a fait exploser la demande en nouveaux métaux. On peut ainsi citer :

Liste des 14 matières premières critiques pour l’UE (par ordre alphabétique) : (Éléments / Applications dans les Technologies de l’Information et de la Communication (TIC) / Autres applications)

• Antimoine Micro condensateurs,retardateurs de flamme,écrans CRT Médecine
• Beryllium Transistors haute puissance Rayons X, mécanique, magnétisme, nucléaire, acoustique
• Cobalt Batteries Lithium-ion Alliages (aimants permanents), catalyse
• Fluorite Outils d’exposition Métallurgie, microscopie, optique
• Gallium Circuits intégrés Stockage, d’énergie, bio-médical, dans les LED blanches (éclairage en substitution des ampoules à incandescence),
• Germanium Infrarouge militaire Optique, le germanium dans les transistors ou portables (WiFi),
• Graphite Évacuation de la chaleur (écrans, ordinateurs et téléphones portables) Métallurgie
• Indium Écrans (ITO), semi-conducteurs, soudure sans plomb Métallurgie. 2g d’Indium sont nécessaires à la fabrication de chaque ordinateur,

l'indium et les terres rares dans les écrans plats LCD, portable

• Magnésium - Métallurgie
• Platine (MGP : métaux du groupe du platine (PGMs) platinum, palladium, iridium, rhodium, ruthenium, osmium) : disques durs,fils thermocouples,piles à combustible; Catalyse
• Palladium Condensateurs Catalyse
• Néodyme  : Pas d’aimant hyperpuissant pour les éoliennes sans néodyme, une autre terre rare de plus en plus recherchée. Technologie laser Aimants permanents
• Niobium Micro condensateurs Alliages métalliques
• Tantale Micro condensateurs Alliages métalliques
• Tungstène Circuits intégrés (connexion) Métallurgie, catalyse,…

* le gallium sert dans les LED et les cellules solaires à haut rendement,
* l’indium est utilisé dans les cellules photovoltaïques

• "Dysprosium" : De petites quantités de dysprosium permettent d’alléger de 90 % le poids des aimants contenus dans les moteurs électriques,

Lanthanum

• Le lanthane est un élément clé dans les batteries pour véhicules hybrides, les ordinateurs et les appareils électroniques. Ses propriétés physiques et chimiques permettentaussi son utilisation dans une variété d'autres produits. En effet, le lanthane est utilisé dans les piles à combustible à hydrogène,les verres optiques spéciaux, les aspirateurs électroniques, les applications d'éclairage de carbone (qui sont utilisées dans l’industrie du cinéma), comme agents de dopage dans les lentilles de caméra et des télescopes, et dans le polissage du verre et des pierres précieuses. Il a également des applications importantes dans le craquage du pétrole, et est utiliseavec d’autres métaux afin de produire un grand nombre d’alliages.

Cerium

• L'oxyde de cérium est le plus fréquemment utilisé dans le polissagedes surfaces de verre. D’autres composés de cérium sont utilisés pour fabriquer du verre et des émaux, à la fois comme ingrédients ainsi que comme agents de suppression de couleurs. Le cérium est aussi un composant des panneaux solaires, des ampoules LED, des convertisseurs catalytiques, des alliages de résistance thermique, applications d'éclairage de carbone, des fours auto-nettoyants, du raffinage du pétrole, des agents de durcissement et des céramiques dentaires.

Praseodymium

• Le praséodyme est le plus généralementutilisé comme agent d'alliage avec le magnésium pour des applications de métal à haute résistance dans les moteurs d'avions. Il est également utilisé dans les super aimants, les convertisseurs catalytiques, les lunettes de protection contre les ultraviolets, les applications d'éclairage de carbone, et les tomographies(CAT scan). En outre,l'élément est aussi utilisé comme agent de dopage pour câbles à fibres optiques, et dans plusieurs alliages métalliques.

Neodymium * le néodyme sert dans certains moteurs de voitures électriques et générateurs d’éoliennes. Le néodyme est essentiel dans la production des super aimants les plus forts du monde, qui sont présents dans les voitures hybrides, les éoliennes et hydroliennes les plus performantes, les moteurs industriels, les climatiseurs, les ascenseurs, les microphones, les haut-parleurs, les disques durs d'ordinateurs, les écouteurs et les guitares électriques. Lorsqu'il est combiné avec du terbium ou du dysprosium, un aimant au néodyme peut résister à des températures plus hautes que tout aimant, permettant à l'élément d’être utilisé dans les automobiles électriques. Par ailleurs, le néodyme a de nombreuses utilisations supplémentaires. Il est utilisé dans les ampoules à incandescence, les tubes cathodiques (pour filtrerle verre comme colorant), comme agent de dopage dans leslasers yttrium-aluminium-grenat, et pour réduire le reflet dans les rétroviseurs.Il y a un déficit projeté d’au moins 4 000 tonnes de néodymium pour 2014. Le Nd comptera pour près de 19 % de la production de terres rares

Promethium

• Le prométhium a été le dernier des éléments de la famille terres rares à être découvert. En 1902, le chimiste tchèque Bohuslav Brauner (1855-1935) a amélioré la tablepériodique des éléments de Mendeleïev en l'étendant après le lanthane. Il prédit ainsi l'existence d'un élément entre le néodyme et le samarium.

Samarium

• La principale application commerciale du samarium est dans la fabrication des aimants au samarium-cobalt qui ont une aimantation permanente dont l’efficacité n’est à ce jour dépassée queparles aimants au néodyme. De plus, les composés de samarium peuvent résister à des températures nettement plus élevées, soient supérieures à 700°C, sans perdre leurs propriétés magnétiques. L’isotope radioactif de samarium-153 est la composante majeure de la drogue de samarium (153Sm) lexidronam (Quadramet) qui tue les cellules cancéreuses dans le traitement des cancers du poumon, de la prostate, du sein et de l'ostéosarcome.

Europium

• L’europium est le plus réactif des éléments de terres rares. Il s'oxyde rapidement dans l'air: l'oxydation d'un échantillon en vrac de taille centimétriquese produit enquelques jours. Sa réaction avec l'eau s’apparente à celle du calcium.

Gadolinium

• Lorsqu'il est ajouté à du fer, du chrome, ou à des alliages connexes, le gadolinium améliore sensiblement l'usinabilité et augmente la résistance à l'oxydation à haute température. Il est également utilisé dans les applications à micro-ondes, les disques compacts, les dispositifs à mémoire informatique,l’amélioration de l’imagerie IRM, la radiographie neutronique et pour faire des phosphores dans les tubes de télévision. Finalement, le gadolinium est aussi utilisé dans les réacteurs nucléaires comme mécanisme d’arrêt d’urgence.

Terbium

• "Terbium" : le terbium permet de réduire de 80 % la consommation des ampoules électriques. Le terbium est utilisé dans les tubes de télévision couleur et les lampes fluorescentes comme luminophore vert. En combinaison avec les luminophores rouges et bleusà base d'europium, il crée un éclairage fluorescent trichrome, qui est beaucoup plus lumineux que l'éclairage fluorescent conventionnel. Le terbium est aussi utilisé en combinaison avec le néodyme pour la production de la plupart des super aimants les plus résistants à la chaleur du monde. Il est également utilisé dans les alliages, les stabilisants à cristaux dans les piles à combustible fonctionnant à haute température, les lasers spécialisés, ainsi qu’à doper le fluorure de calcium, le borate de sodium et des matériaux de molybdate de strontium. Le terbium est un composant de Terfenol-D, un matériau qui est utilisé dans les transducteurs,dans des injecteurs de carburant liquide de haute précision et sous une nouvelle forme d'équipement audio qui a le potentiel de révolutionner l'industrie haut-parleur.

Dysprosium

• La capacité du dysprosium d’absorption des neutrons thermiques de section transversale et son point de fusion élevé lui permette d'être utilisé dans des applications de contrôle nucléaire. L'élément peut être ajouté aux super aimants de néodyme-fer-bore pour augmenter la force et la résistance à la corrosion d’applications telles que les moteurs d’automobiles hybrides ou électriques. Comme le terbium, le dysprosium est un composant de Terfenol-D, un matériau très prometteur pour des applications technologiques futures. Il est également utilisé pour les disques compacts, les tests de réactions chimiques, les matériaux au laser, et les dosimètres. De petites quantités de dysprosium permettent d’alléger de 90 % le poids des aimants contenus dans les moteurs électriques,

Holmium

• L’Holmium possède l'un des moments magnétiques les plus élevés qui soient connus. L'élément est impératif dans la création des plus forts champs magnétiques générés artificiellement. L’Holmium est également utilisé dans les barres de contrôle nucléaire, les équipements médicaux et dentaires à lasers solides sécuritaires pour les yeux, et comme colorantjaune ou rouge pour leverre et le zircon cubique.

Erbium

• L’erbium est utilisé dans les barres de contrôleneutrophages, pour créer des lasers de soudage et découpage, et comme agent de dopage pour fibres optiques. Comme additif d'alliage, l’erbium diminue la dureté et améliore la maniabilité de nombreux métaux. En forme d'oxyde, l'élément est utilisé comme colorant rose pour le verre et les émaux en porcelaine émaillée, et il est souvent utilisé dans les filtres photographiques.

Thulium

• Le thulium est la 2e plus rare desterres rares après le prométhium, qui ne se produit pas naturellement dans la croûte terrestre. En raison de sa rareté et son prix élevé, il existe peu d'applications au Thulium. Ses utilisations actuelles sont principalement l'expérimentation scientifique, et en dispositifs à rayons X portatifsconçus pour être utilisésà des endroits où il n’y a pas d’électricité disponible.

Ytterbium

• L’ytterbium est utilisé dans certains types de cellules solaires. Il peut aussi être utilisé comme un matériau de dopage de grande puissance pour les lasers solides et comme un alliage qui contribue à renforcer l'acier inoxydable. Comme le thulium, l'ytterbium est utilisé dans des dispositifs à rayons X portatifsconçus pour être utilisésà des endroits où il n’y a pas d’électricité disponible.

Lutetium

• Le lutétium est principalement utilisé comme catalyseur dans les procédés de raffinage du pétrole, d'hydrogénation et de polymérisation, et dans les LED organiques. Le lutétium est actuellement à l'étude comme agent potentiel de traitements pour le cancer. Il est également utilisé dans les phosphores pour rayons-x et dans des dispositifs de mémoire informatique.

Lithium * le lithium : Le lithium est le 33ème élément le plus abondant sur Terre. L'USGS évaluait en janvier 2010 les ressources mondiales exploitables à 25,5 millions de tonnes. Le plus grand gisement au monde est le Salar de Uyuni, dans le département de Potosí, au sud-ouest de la Bolivie.

• voir : [ Lithium ]

Rhodium

• Le [ rhodium ] est dernier du groupe des platinoïdes et très peu connu.

souce de cette liste : .ressourcesgeomega.ca/fr/rareearths.php

Les industries vertes, grosses consommatrices de terres rares

“Il est difficile de dire si ces industries dites vertes consomment plus de terres rares par unité de valeur que des industries considérées comme classiques. Toutefois, il ne fait pas de doute que la croissance dans les industries “propres” sera l’un des principaux moteurs de l’augmentation de la demande de terres rares dans les années à venir”, estime John Seaman, chercheur à l’Institut français des relations internationales, cité par Le Monde

Les voitures électriques utilisent plusieurs terres rares : notamment pour la fabrication d'aimants compacts pour les moteurs électriques synchrones dit "sans balais" (néodyme, dysprosium, samarium), ou pour les composants d'accumulateurs de type NiMH (lanthane)

• le gallium, l'indium, le sélénium, le germanium dans les cellules solaires photovoltaïques,
• les terres rares (néodyme, samarium, dysprosium...) dans les aimants permanents pour les éoliennes et les moteurs automobiles hybrides-électriques,
• lithium et le cobalt dans les batteries,
• le tantale, le niobium, le rhénium dans des superalliages sur mesure pour certains marchés de niche
• De petites quantités de dysprosium permettent d’alléger de 90 % le poids des aimants contenus dans les moteurs électriques,

Terres rares : les pays développés portent plainte contre la Chine

La très forte concentration de ces matériaux dans quelques pays est le premier critère de risque. Les pays qui concentrent ces risques sont :

• La Chine (antimoine, fluorspar, gallium, germanium, graphite, indium, magnésium, terres rares et tungstène)
• La Russie (platine)
• La république démocratique du Congo (cobalt, tantale)
• Le Brésil (niobium, tantale)

Paris, le 14 mars 2012 - Alors que les États-Unis, l'Europe et le Japon ont porté plainte auprès de l'Organisation mondiale du commerce contre la Chine, accusée de limiter de façon abusive ses exportations de terres rares, les Amis de la Terre dénoncent l'irresponsabilité des pays développés qui d'un côté, incitent à la consommation et de l'autre, refusent d'assumer les impacts environnementaux et sociaux qui en découlent.

Les terres rares désignent un ensemble de 17 éléments chimiques devenus indispensables dans les nouvelles technologies pour accroître la miniaturisation, fabriquer des écrans extra-plats ou réduire les frottements des aimants dans les moteurs.

Mais si aujourd'hui, les mines chinoises fournissent plus de 95 % de la production mondiale, c'est parce que c'est l'un des seuls pays où l'exploitation est économiquement rentable car les normes environnementales et sociales sont très faibles comme l'explique Sylvain Angerand des Amis de la Terre : « Les pays développés n'extraient pas de terres rares chez eux, car les dégâts environnementaux seraient considérables et les conditions de travail très difficiles : inacceptable pour l'opinion publique. Mais alors pourquoi l'accepter en Chine ?»

Plutôt que de faire pression sur la Chine pour qu'elle augmente ses quotas d'exportation de terres rares, les pays développés devraient plutôt remettre en cause leurs modes de consommation et encadrer l'industrie des nouvelles technologies : « Des entreprises comme Apple saturent les consommateurs avec des publicités incitant à acheter des produits high-tech qui sont obsolètes en quelques mois. Le coût de ces produits reflète davantage les investissements en marketing que le vrai coût environnemental et social de l'extraction des minerais indispensables à leur fabrication. »

Les Amis de la Terre militent pour changer le rapport des consommateurs aux produits de nouvelles technologies et sensibilisent contre l'illusion que le bien-vivre passe par la surconsommation. Selon Camille Lecomte, chargée de campagne aux Amis de la Terre : « Nous demandons aux entreprises de sortir des logiques d'obsolescence programmée, de s'engager à allonger la durée de vie et de rendre réparables les produits mis sur le marché. Il est urgent de réduire la demande mondiale et de mettre un frein à l'extraction de ressources naturelles et minières.

(sources : http:/ /minerals.usgs.gov/ USGS (Service Géologique des Etats Unis) Science et Vie hors série N° 243, construire un monde durable, de Juin 2008 / http:// www.eco-info.org/spip.php?article129)

La stratégie du Japon pour sécuriser les terres rares

• Après un accord surt l’exploitation de terres rares, signé en 2010, le Vietnam et le Japon ont ouvert un centre de recherche sur ces métaux. Le Vietnam possède d’énormes réserves de terres rares encore inexploitées et se classerait, en les exploitant, parmi les 10 premiers pays producteurs.

En mars dernier, les Etats-Unis, l'Union européenne, le Canada et le Japon ont poursuivi la Chine devant l'Organisation mondiale du commerce (OMC), l’accusant de restreindre ses exportations. En fait, ils lui reprochent de chercher à faire monter les prix et de forcer les entreprises étrangères du secteur à se relocaliser en Chine pour gagner un accès aux terres rares. La Chine extrait à elle seule plus de 95% des terres rares de la planète. L’Empire du milieu affirme respecter les règles de l’OMC dans ses exportations. Le commerce par la Chine de ces métaux, indispensables à l'industrie, s'opère «dans le respect total des règles de l'OMC», affirme aujourd’hui 20 juin le directeur adjoint du département des terres rares au ministère chinois de l'industrie et des technologies de l'information. «La Chine est prête à coopérer avec les parties concernées pour résoudre ce problème le plus vite possible», complète Gao Yunhu, en assurant que la Chine saurait aussi utiliser les règles de l'OMC pour sa défense. «La Chine aura recours de façon pragmatique aux règles de l'OMC pour protéger les droits et intérêts légitimes du pays.» En 2011, le gouvernement chinois avait accordé des quotas d'exportation de 30.200 tonnes, mais seulement 18.600 t ont été exportées, selon le vice-ministre de l'industrie et des technologies de l'information Su Bo. La Chine justifie ces limitations par le fait que l’exploitation de ces métaux est particulièrement néfaste à l’environnement.

L'exploitation des terres rares à Madagascar

• Rhodia et Tantalus s'allient pour exploiter des terres rares à Madagascar (jeudi, avril 26, 2012, in enjeux.org)

Rhodia, membre du Groupe Solvay, et Tantalus Rare Earths AG annoncent la signature d’une lettre d’intention portant sur une coopération technique pour développer un procédé d’extraction et de purification des terres rares issues du projet Tantalus à Madagascar. Cet accord prévoit également l’approvisionnement exclusif des terres rares produites à Rhodia.

Le projet Tantalus pourrait à l’avenir devenir l’un des plus grands gisements de terres rares en dehors de Chine. Les premières analyses réalisées sur une parcelle de la mine située sur la péninsule d’Ampasindava au Nord-Ouest de Madagascar permettent d’estimer le potentiel d’oxydes de terres rares disponibles à 130 millions de tonnes. Elles montrent par ailleurs que ces oxydes comportent environ 20% de terres rares lourdes. Cette lettre d’intention sera suivie d’un accord de coopération technique définitif et d’un accord d’approvisionnement exclusif à hauteur de 15 000 tonnes de terres rares par an.

au sujet des terres rares

• La fin des ressources minières