Introduction aux éléments des terres rares
Les éléments des terres rares (ETR) regroupent un ensemble de 17 éléments chimiques ayant des propriétés chimiques similaires, incluant les 15 lanthanides ainsi que le scandium et l'yttrium. Malgré leur nomenclature, ces éléments ne sont pas particulièrement rares en termes d'abondance ; leur extraction économique est plutôt difficile en raison de leur répartition dispersée et de leurs faibles concentrations dans les minerais. La demande mondiale pour les ETR a considérablement augmenté, alimentée par les avancées technologiques et la transition vers des solutions d'énergie renouvelable. Selon un rapport de l'U.S. Geological Survey (USGS), la production mondiale d'ETR a atteint environ 210 000 tonnes métriques en 2020, la Chine représentant environ 58 % de cette production (USGS, 2021).
Composition des éléments des terres rares
Les 17 éléments classés comme terres rares comprennent :
1. Scandium (Sc)
2. Yttrium (Y)
3. Lanthanum (La)
4. Cérinium (Ce)
5. Praséodyme (Pr)
6. Néodyme (Nd)
7. Prométhium (Pm)
8. Samarium (Sm)
9. Europium (Eu)
10. Gadolinéum (Gd)
11. Terbium (Tb)
12. Dysprosium (Dy)
13. Holmium (Ho)
14. Erbium (Er)
15. Thulium (Tm)
16. Ytterbium (Yb)
17. Lutécium (Lu)
Ces éléments possèdent des propriétés uniques qui les rendent indispensables dans diverses applications technologiques.
Applications pratiques des éléments des terres rares
Les éléments des terres rares sont utilisés dans une large gamme d'industries :
- Aimants Permanents : Le néodyme (Nd) et le dysprosium (Dy) sont essentiels pour la production d'aimants puissants utilisés dans les moteurs électriques et les générateurs. Par exemple, les moteurs des véhicules électriques (VE) intègrent souvent ces aimants, ce qui contribue de manière significative à la performance et à l'efficacité des VE (Zhou et al., 2020).
- Catalyseurs : Des ETR comme le cérium (Ce) sont cruciaux dans les catalyseurs des convertisseurs catalytiques pour automobiles, où ils aident à réduire les émissions nocives. L'utilisation de catalyseurs contenant des ETR a montré qu'elle améliore l'efficacité de la combustion, augmentant ainsi la performance environnementale (Kumar et al., 2019).
- Technologies d'écran : L'europium (Eu) et le terbium (Tb) sont essentiels pour les phosphores dans les lumières LED et les écrans LCD, améliorant la qualité des couleurs et la luminosité. Le marché mondial des phosphores à base d'ETR était évalué à environ 1,2 milliard de dollars en 2020 et devrait croître avec l'augmentation de la demande pour les technologies d'affichage (Market Research Future, 2021).
- Batteries: Le lanthanum (La) est utilisé dans les batteries nickel-hydrure métallique (NiMH), couramment trouvées dans les véhicules hybrides. La demande pour des batteries à base d'ETR devrait augmenter avec l'électrification de l'industrie automobile (Gao et al., 2020).
Distribution et production mondiale des éléments des terres rares
La Chine domine la chaîne d'approvisionnement mondiale des éléments des terres rares, représentant environ 58 % de la production totale d'ETR en 2020 (USGS, 2021). Les autres pays producteurs significatifs incluent :
- États-Unis : La mine de Mountain Pass en Californie est la seule mine d'ETR en exploitation aux États-Unis et a subi des expansions pour augmenter sa capacité de production.
- Australie : La mine de Mount Weld, exploitée par Lynas Corporation, est l'un des dépôts d'ETR les plus riches au monde et joue un rôle crucial dans la chaîne d'approvisionnement non chinoise.
- Russie : La Russie possède d'importantes réserves d'ETR et investit dans des projets miniers pour augmenter sa production.
- Inde : L'Inde dispose de dépôts significatifs, mais n'a pas encore pleinement développé ses capacités de production d'ETR.
La maîtrise de la technologie de raffinage des terres rares par la Chine
La domination de la Chine sur le marché des ETR peut être attribuée à plusieurs facteurs :
1. Investissements et Infrastructure : Le gouvernement chinois a investi massivement dans les infrastructures nécessaires à l'extraction et au raffinage des ETR. Cet investissement a permis à la Chine de construire une chaîne d'approvisionnement complète, de l'extraction au traitement.
2. Disponibilité des ressources : La Chine possède certains des dépôts de terres rares les plus riches et les plus accessibles au monde, notamment dans la région de la Mongolie intérieure, où se trouve la mine de Bayan Obo.
3. Réglementations environnementales: Historiquement, la Chine a maintenu des réglementations environnementales moins strictes par rapport aux pays occidentaux. Cela a permis des opérations d'extraction et de traitement moins coûteuses, bien que cela soulève d'importantes préoccupations environnementales (Binnemans et al., 2013).
4. Centralisation de l'Industrie : La concentration de l'industrie des ETR en Chine a facilité un plus grand contrôle sur les processus de production et de tarification, renforçant ainsi sa position sur le marché.
Implications géopolitiques des restrictions à l'exportation
Face à des tensions géopolitiques croissantes, en particulier avec les États-Unis et ses alliés, la Chine a exprimé sa volonté de restreindre les exportations d'ETR raffinés. Cela inclut non seulement les matières premières, mais aussi tout produit contenant des ETR raffinés en Chine, ce qui pourrait avoir des conséquences significatives :
- Perturbations des Chaînes d'Approvisionnement : De nombreuses industries de haute technologie, y compris l'électronique, la défense et les énergies renouvelables, dépendent fortement des ETR. Les restrictions pourraient entraîner d'importantes perturbations de la chaîne d'approvisionnement, affectant les délais de production et les coûts.
- Augmentation des prix: Avec un approvisionnement contraint, les prix des ETR et des produits les utilisant sont susceptibles d'augmenter. Cette volatilité des prix pourrait dissuader les investissements dans les industries dépendantes de ces matériaux.
- Accélération du Développement d'Alternatives: Les pays pourraient intensifier leurs efforts pour développer des sources alternatives d'ETR, y compris le recyclage et l'exploration de nouveaux projets miniers. Par exemple, les États-Unis ont lancé des programmes pour renforcer la production nationale et réduire leur dépendance aux importations chinoises (Kaiser, 2020).
- Tensions Accrues : De telles restrictions pourraient aggraver les tensions entre la Chine et d'autres nations, en particulier les États-Unis, qui ont déjà exprimé des préoccupations concernant la vulnérabilité de leurs chaînes d'approvisionnement. Cette situation pourrait entraîner des mesures de rétorsion et une déstabilisation supplémentaire des relations commerciales internationales.
Conclusion
Les éléments des terres rares sont essentiels à la technologie moderne et à la croissance économique, mais leur chaîne d'approvisionnement dépend fortement de la Chine. Avec l'augmentation des tensions géopolitiques et la possibilité de restrictions à l'exportation, la communauté mondiale doit aborder les vulnérabilités liées à sa dépendance aux ETR et rechercher des solutions alternatives. L'avenir des industries dépendant de ces matériaux critiques repose sur la capacité à naviguer dans l'interaction complexe entre économie, technologie et relations internationales.
Dr. James Joseph (Didi)
Ingénieur Civil
Références
- Binnemans, K., Jones, P. T., Van Acker, K., & Van Gerven, T. (2013). Rare earths: Critical resources for high technology. Environmental Science & Technology, 47(9), 4214-4220. doi:10.1021/es303439p
- Gao, Y., Zhang, W., & Huang, J. (2020). Progress in the development of rare earth batteries. Journal of Rare Earths, 38(12), 1207-1214. doi:10.1016/j.jre.2020.06.004
- Kaiser, J. (2020). U.S. to Boost Rare Earths Production Amid China Tensions. Science Magazine. Récupéré de [https://www.sciencemag.org/news/2020/07/us-boost-rare-earths-production-amid-china-tensions](https://www.sciencemag.org/news/2020/07/us-boost-rare-earths-production-amid-china-tensions)
- Kumar, S., Singh, T., & Singh, S. (2019). Role of Rare Earth Elements in Catalysis. Journal of Catalysis, 374, 172-186. doi:10.1016/j.jcat.2019.02.015
- Market Research Future. (2021). Rare Earth Phosphors Market Research Report - Global Forecast till 2027. Récupéré de [https://www.marketresearchfuture.com/reports/rare-earth-phosphors-market-8688](https://www.marketresearchfuture.com/reports/rare-earth-phosphors-market-8688)
- U.S. Geological Survey (USGS). (2021). Mineral Commodity Summaries 2021. Récupéré de [https://www.usgs.gov/centers/nmic](https://www.usgs.gov/centers/nmic)
- Zhou, Y., Wang, J., & Liu, C. (2020). The Development and Application of Rare Earth Permanent Magnets. Materials Today Advances, 7, 100078. doi:10.1016/j.mtadv.2020.100078
