Les métaux stratégiques de la transition énergétique : entre enjeux économiques et environnementaux

Audrey Crevolin, analyste au sein du département géopolitique du changement climatique de l'Institut d'études de géopolitique appliquée s'est entretenue avec Philippe Bihouix, ingénieur et directeur général d'AREP, agence d'architecture. Il est l'auteur des ouvrages Le bonheur était pour demain (Seuil, 2019 ; Points, 2022) et La ville stationnaire (avec Sophie Jeantet et Clémence de Selva, Actes Sud, 2022).

La transition énergétique et l'essor des énergies renouvelables ainsi que des véhicules électriques a conduit à une demande exponentielle en métaux stratégiques (dont les terres rares). Ces derniers sont utilisés dans la fabrication des batteries et des véhicules électrifiés, des piles à combustible, de l'éolien et du solaire. Ces métaux stratégiques sont également indispensables à la production de matériel de haute technologie. En 2020, la Commission européenne retenait 30 métaux stratégiques. Certains pays occupent un rôle central dans l'extraction de ces métaux dans la mesure où ils possèdent des sous-sols riches en minerais. Parmi ces pays, on compte la Chine (lithium, silicium, terres rares), les États-Unis (béryllium, cuivre), l'Australie (bauxite, lithium, zirconium), le Chili (cuivre, lithium, rhénium), l'Afrique du Sud (manganèse, palladium, platine) ou encore la Russie (antimoine, nickel, platinoïdes). À l'instar du pétrole et du gaz, les métaux stratégiques (et notamment les terres rares) se retrouvent au cœur d'enjeux géopolitiques, géoéconomiques et socio-environnementaux.  

Audrey CREVOLIN - Le développement des technologies bas-carbone exige un volume conséquent de métaux. D'après l'Agence internationale de l'énergie (AIE)[1],un véhicule électrique nécessite six fois plus de métaux qu'un véhicule thermique et un site éolien sur terre requiert neuf fois plus qu'une centrale à gaz. Avec les objectifs de neutralité carbone et le boom des énergies renouvelables, le recours aux métaux va s'accentuer. De quelle façon cette dépendance est-elle amenée à évoluer dans les années à venir ? Quelles en sont les limites ?

Philippe BIHOUIX - Le rapport de l'AIE se concentre sur les métaux « critiques » – une définition à géométrie variable. Une voiture électrique ne consomme pas plus d'acier ou d'aluminium, des métaux qui sont abondants sur terre. Mais, à poids ou puissance équivalents, il faut effectivement plus de cuivre pour le moteur, plus de lithium, de nickel, de manganèse ou de cobalt pour les batteries, dans des proportions variables selon les types (on peut aussi mentionner le graphite, qui n'est pas un métal). L'éolien réclame, il est vrai, plus de cuivre, de zinc (pour protéger l'acier de la structure de la corrosion) et, selon les technologies, d'autres métaux comme du néodyme et du dysprosium pour les aimants permanents des alternateurs, pour la même puissance installée – à cela s'ajoute donc le fait qu'il faut installer plus de puissance puisque la production est intermittente. On pourrait aussi mentionner le platine nécessaire pour l'hydrogène, le cuivre et l'argent pour les panneaux photovoltaïques (le silicium, lui, est également très abondant).

C'est désormais devenu un lieu commun, les rapports officiels (et les alertes) s'enchaînent : le passage à une production électrique « bas carbone » et l'électrification des transports motorisés (voitures mais aussi bus, peut-être camions, bateaux…) va nécessiter une intensification sans précédent de l'extraction minière. On parle, selon les scénarios de déploiement, d'une multiplication par 5, 10, 20 voire 40 des besoins pour certains métaux. Cela n'est pas, physiquement, rigoureusement impossible : depuis l'an 2000, on a par exemple multiplié par 3 l'extraction et la production de nickel, par 6 celle de cobalt et par 9 celle de lithium. Ces « performances » passées ne garantissent évidemment pas qu'on renouvelle cet « exploit extractiviste » dans les deux prochaines décennies. Mais la question est surtout de savoir à quel prix une telle accélération est possible : quelles seront les conséquences environnementales et sociales – quelle sera l'acceptabilité des populations à l'ouverture de nouvelles mines ? Enfin, puisque la plupart de ces métaux sont très inégalement répartis, quels seront les enjeux de sécurité d'approvisionnement ?

Un paramètre est rarement pris en compte, celui de la variabilité des « besoins » effectifs en métaux.

Cependant, un paramètre est rarement pris en compte, celui de la variabilité des « besoins » effectifs en métaux. Par exemple, quel type de voitures électriques va-t-on déployer dans le futur ? Des SUV de 2 tonnes et 1 000 km d'autonomie, ou des voiturettes de 800 kg avec 200 km d'autonomie (qui répondent à 90% des besoins du quotidien) ? Selon le choix, il faut 10 à 15 fois plus de batteries, donc de lithium, de nickel et de cobalt sans parler du cuivre (puissance des moteurs) et de tous les autres métaux – une voiture, même thermique, reste une « table de Mendeleïev sur roues ». Combien de voitures faudra-t-il fabriquer chaque année, autant qu'aujourd'hui ou moins, parce qu'elles dureront plus longtemps (les moteurs électriques ne s'usent pas autant que les moteurs thermique) ou qu'on les partagera ?

A.C - La Chine possède un sous-sol riche en métaux stratégiques dont notamment les terres rares et contrôle également l'ensemble de la chaîne de valeur. Selon un rapport de l'Agence internationale pour les énergies renouvelables[2] (IRENA), le pays produit plus de 90% des terres rares utilisées à travers le monde. La Chine a réalisé des investissements massifs sur son sol et à l'étranger. Comment expliquer cette domination chinoise et comment l'utilise-t-elle à des fins géostratégiques et géoéconomiques ?

P.B - Selon les derniers chiffres de l'USGS (United States Geophysical Survey, Mineral Commodity Summary 2023), la Chine ne pèse plus, en 2022, « que » 70% de la production minière de terres rares (210 000 tonnes sur 300 000 tonnes) – les États-Unis et l'Australie représentant environ 20%. Depuis les premières inquiétudes au début des années 2010 sur le poids de la Chine dans la production, les États-Unis ont relancé, entre autres, la mine de Mountain Pass et l'exploration est très active dans le monde entier ; mais, dans le domaine minier, il faut compter au moins une décennie entre l'exploration et la mise en production.

Il n'empêche que la Chine est un acteur majeur et pas seulement sur les terres rares – dont la dénomination, datant du XIXe siècle, ne doit pas provoquer d'inquiétude particulière : la plus abondante des terres rares, le cérium, est plus présent dans la croûte terrestre que le cuivre et est utilisé, entre autres, dans les pierres à briquet ; tandis qu'il y a des métaux bien plus rares que les terres rares, comme l'indium qu'on utilise dans tous les écrans tactiles, l'argent, l'or et tous les platinoïdes, le rhénium indispensable aux turboréacteurs.

La Chine, historiquement moins regardante sur les normes environnementales et disposant d'une main d'œuvre très compétitive, a conquis les parts de marché jusqu'à une situation de quasi-monopole parfois.

La Chine est d'abord une puissance minière. Les terres rares ont été très médiatisées, mais il y a d'autres exemples, comme le tungstène qui est nécessaire, notamment, pour les outils de coupe ou de forage et dont 85% sont extraits en Chine. Mais, pour de nombreuses substances, même quand elle n'est pas productrice, la Chine assure les étapes en aval de l'extraction, comme le traitement des minerais et le raffinage (pour obtenir le bon degré de « pureté » des métaux). C'est le cas pour la quasi-intégralité des terres rares et pour le cobalt. Comme pour d'autres productions industrielles, la Chine, historiquement moins regardante sur les normes environnementales et disposant d'une main d'œuvre très compétitive, a conquis les parts de marché jusqu'à une situation de quasi-monopole parfois.

La géostratégie de la Chine sur les ressources se fonde sur deux axes. D'une part, elle doit assurer ses approvisionnements pour continuer à jouer son rôle d'usine du monde et nourrir son marché intérieur comme les produits destinés à l'exportation. Elle est ainsi active à travers des investissements, comme en Australie, en Afrique où le développement de sa présence sur les quinze dernières années a été impressionnant, dans d'autres zones comme l'Indonésie pour le nickel, l'Amérique du Sud pour le lithium… D'autre part, elle utilise sa domination sur certaines matières premières pour monter dans la chaîne de valeur. Les restrictions à l'exportation de terres rares des années 2010 visaient particulièrement les concurrents japonais. Il s'agit de ne plus vendre seulement des oxydes de terres rares, mais directement des aimants permanents et des moteurs électriques, des luminophores et des écrans.

A.C - L'exploitation des matières stratégiques comme le lithium en Australie, les terres rares en Chine, le cuivre et le lithium au Chili a des conséquences néfastes pour l'environnement et conduit à des problèmes sanitaires. Lors de leur extraction et de leur raffinage, les terres rares rejettent des métaux lourds comme le mercure, de l'acide sulfurique et de l'uranium. Le recours à des produits chimiques dans le processus de production et de traitement des métaux conduit également à la forte pollution des sols, des eaux de surface et souterraines ; surexposant ainsi les populations à des problèmes sanitaires. De plus, l'extraction de ces métaux nécessite une forte consommation d'eau. Selon l'Agence internationale de l'énergie[3] (AIE), plus de 50% de la production actuelle de lithium et de cuivre est concentrée dans des zones à fort stress hydrique. Les pays où l'extraction de ces métaux est intense (Australie, Chine, Chili) ont-ils pris des mesures pour contrer ces problèmes environnementaux et sanitaires ? Voit-on émerger des contestations de la part des populations concernées par ces risques ?

P.B - Les activités minières, minéralurgiques (traitement des minerais) et métallurgiques sont parmi les plus polluantes au monde. On peut évoquer l'artificialisation des milieux et la destruction de la biodiversité sur l'emprise de la mine, des infrastructures industrielles, des logements et des routes d'accès ; la consommation d'énergie, d'explosifs et de produits chimiques divers ; la génération de bruit et de poussière ; la perturbation du cycle de l'eau, plus ou moins forte selon que la mine est souterraine ou à ciel ouvert ; la problématique des résidus miniers et le drainage minier acide (les résidus contiennent souvent des métaux dangereux pour l'environnement, qui seront libérés pendant des siècles par la pluie qui transforme le soufre des sulfures en acide sulfurique et « attaque » les roches) ; etc.

Selon les situations géographiques, les métaux exploités, les types de traitement, les normes ou les pratiques appliquées, ces dégâts environnementaux peuvent être plus ou moins importants. Mais on peut prendre le sujet comme on veut, la « mine propre » ou la « mine durable » n'existe pas ; il y a toujours un impact environnemental.

La question de l'accès à l'eau est un peu différente ; il faut effectivement en consommer une grande quantité, notamment pour concentrer puis traiter les minerais. Au Chili, il est nécessaire de désaliniser l'eau de mer (avec de l'électricité au charbon) et pomper l'eau dans les montagnes où sont les mines de cuivre ; pour extraire le lithium des salars andins, au Chili et en Argentine, il faut pomper dans les nappes phréatiques, etc. L'Australie, géant minier, pourrait être particulièrement exposé au risque d'approvisionnement en eau, risque amplifié par le changement climatique.

La contestation est très variable. Dans les pays de l'OCDE, aux normes environnementales et sociales théoriquement plus élevées, on trouve des situations aussi différentes que le Canada, l'Australie et la Suède d'un côté, aux traditions minières bien ancrées, et de l'autre des pays européens où les préoccupations sur les impacts de la mine, pendant l'activité et après la fermeture, provoquent une opposition de plus en plus importante (France, Portugal, Serbie).

Dans les pays moins riches, l'ouverture de sites miniers toujours plus nombreux accentue la pression sur les populations locales (expulsions, pollutions des eaux et de sols, disparition de la faune induite par l'ouverture de routes d'accès et l'arrivée de chasseurs) et les heurts – et les violences – se multiplient (Papouasie-Nouvelle Guinée, Indonésie, Mexique) malgré l'engagement des multinationales minières aux « bonnes pratiques » de développement humain.

A.C - Pour limiter les risques environnementaux liés à la surexploitation minière tout en répondant à la demande croissante, le recyclage des métaux stratégiques est l'une des solutions privilégiées. En France, un Plan de programmation des ressources minérales de la transition bas-carbone a été mis en place visant, entre autres, « à développer les capacités de recyclage[4] ». Au niveau de l'Union européenne, le réseau paneuropéen ERA-NET Cofund on Raw Materials a développé un programme de recherche « Matières premières pour le développement durable et l'économie circulaire ». Le recyclage des métaux stratégiques est-il une solution viable à long terme ? D'autres alternatives au recyclage sont-elles envisagées ?

P.B - Les « grands » métaux industriels (acier, aluminium, cuivre) ont des taux de recyclage assez élevés, voire excellents surtout quand ils sont faciles à identifier et à collecter séparément, qu'ils sont utilisés dans « peu » de secteurs, comme le plomb des batteries de véhicules.

Pour les « petits » métaux ou métaux de spécialité, la situation est bien plus problématique : une trentaine de métaux à un taux de recyclage inférieur à 1% à l'échelle mondiale. C'est vrai en particulier pour les métaux présents dans de multiples applications et/ou dont les usages sont dispersifs (95% du titane sert de colorant blanc dans les peintures, le papier, le dentifrice, les crèmes solaires), et/ou qui sont incorporés dans des aciers pour améliorer leurs qualités (ils sont donc recyclés mais subissent un décyclage car ils sont dilués dans des aciers de bas de gamme), et/ou sont utilisés dans l'électronique (terres rares, gallium, germanium, indium, tantale).

En effet, dans les produits électroniques, on utilise de nombreux métaux différents – disons une quarantaine dans un smartphone – mais en toutes petites quantités (parfois un milligramme ou moins). Comme cela ne représente que 2 ou 3 euros dans un smartphone, il n'est pas rentable d'essayer de tout récupérer (il peut être difficile et coûteux de les séparer techniquement), on se concentre donc sur les métaux les plus « faciles » ou qui se revendent cher (or, platine, palladium, argent).

Dans le meilleur des cas, on récupère une quinzaine de métaux, et jamais « à 100% » car il y a toujours une légère perte de rendement. Par ailleurs, le recyclage n'est pas « propre » par nature : les techniques de recyclage sont assez proches des techniques métallurgiques pour extraire les métaux des minerais (souvent, les minerais sont polymétalliques, on utilise différentes techniques de pyrométallurgie, d'hydrométallurgie et de chimie pour les séparer ; on fait de même en recyclage). C'est donc impactant pour l'environnement – il n'y a jamais rien de parfaitement « neutre » ou de « vert » – même si c'est évidemment bien mieux que d'ouvrir une nouvelle exploitation minière !

Par ailleurs, il y a un décalage entre la mise sur le marché des produits et leur retour dans le circuit de recyclage. Si le besoin est en forte croissance, comme c'est le cas pour de nouvelles applications comme dans le numérique, les batteries de voitures électriques, etc. Même un recyclage à 100% ne permet pas de couvrir les besoins futurs.

Le recyclage fait forcément partie de la solution, il faut le développer, mais il doit arriver comme solution ultime, après la sobriété à la source.

Le recyclage fait forcément partie de la solution, il faut le développer, mais il doit arriver comme solution ultime, après la sobriété à la source : réduire les besoins, mutualiser les objets et les services, réutiliser et réemployer plutôt que jeter, augmenter la réparabilité et la durée de vie.

A.C - Dans cette course aux métaux stratégiques, l'Union européenne est confrontée à un dilemme : sécuriser ses approvisionnements face au quasi-monopole chinois tout en prenant en compte la dimension environnementale. En janvier 2023, la découverte d'un million de tonnes d'oxydes de terres rares dans la région de Kiruna en Suède a relancé les espoirs de l'Union européenne qui cherche à réduire sa dépendance vis-à-vis notamment de la Chine. De plus, le 16 mars 2023, la Commission européenne a présenté son Critical Raw Materials Act. Ces mesures visent à « garantir l'accès de l'UE à un approvisionnement sûr, diversifié, abordable et durable en matières premières critiques[5] ». Que vont changer ces évènements et selon vous, comment l'Union européenne pourrait-elle concilier sécurisation des approvisionnements et respect de l'environnement ?

P.B - Après une prise de conscience plutôt tardive, les annonces se veulent volontaristes pour rattraper le temps perdu : relance minière en Europe, diplomatie des ressources et diversification des sources d'approvisionnement, accroissement de la « circularité ». On compte sur l'innovation technologique pour être plus « efficaces » dans l'utilisation des matières premières, leur recyclage, la substitution des éléments les plus problématiques. Mais pour l'essentiel il n'y a pas de remise en cause du modèle consumériste et de la nécessaire augmentation des besoins – au contraire, il s'agit d'accélérer énormément pour nourrir la « croissance verte » et les technologies « net zéro » (émission de gaz à effet de serre). Ce ne sont, finalement, que de « vieilles recettes » qui risquent d'être insuffisantes face à l'explosion des besoins mondiaux, car l'Europe n'est pas le seul continent à vouloir faire sa transition énergétique, tout en continuant à se « développer » et en poursuivant sa numérisation dans tous les domaines.

L'Europe pourrait montrer la voie en devenant une championne d'une économie fondée sur la sobriété, l'allongement de la durée de vie des produits, le discernement technologique.

En parallèle de ces différentes pistes, il serait plus sage de mettre un autre fer au feu : la ressource la moins critique et la plus durable est celle dont on n'a tout simplement pas besoin. L'Europe pourrait montrer la voie en devenant une championne d'une économie fondée sur la sobriété, l'allongement de la durée de vie des produits, le discernement technologique – en ne réservant les hautes technologies, et les ressources rares et irrécupérables qu'elles incorporent, à des besoins essentiels ou du moins « utiles » – même si la définition peut en être ardue.

On pourrait activer, par exemple, le levier normatif et réglementaire pour interdire ou sévèrement limiter certains produits et services trop polluants, trop gaspilleurs ; par exemple, décréter une limite de poids pour les nouveaux véhicules ou l'interdiction de nombreux produits jetables hors usages médicaux.

On pourrait aussi orienter les choix fiscaux. Actuellement, les taxes environnementales ne représentent que quelques pourcents des cotisations sociales sur les salaires. Dans un tel système, c'est la recherche de productivité (réduction de la quantité de travail humain pour produire les biens et services) qui prime, tant pour les administrations, face à des contribuables qui les veulent plus efficaces, que pour les entreprises face à leurs concurrents. Mais la course aux gains de productivité est terriblement coûteuse en ressources et en énergie. Un basculement progressif et programmé, pour renchérir le prix du carbone et des matières premières et réduire parallèlement le coût du travail humain, ferait évoluer les choix d'organisation, les modes de production, la rentabilité des projets et l'utilité des investissements vers des activités plus pérennes, favorisant le réemploi, la réparation et un usage précautionneux des précieuses ressources non renouvelables.

[1] "The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions", iea.org, mai 2021, https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions/executive-summary

[2] GIELEN DOLF, "Critical Materials for the Energy Transition", IRENA, Technical Paper 5/2021, 2021, p.33.

[3] "The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions", iea.org, mai 2021, https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions/executive-summary

[4] « Plan programmation des ressources minérales de la transition bas-carbone », mineralinfo.fr, 18 décembre 2020, https://www.mineralinfo.fr/fr/actualite/actualite/plan-programmation-des-ressources-minerales-de-transition-bas-carbone

[5] Communiqué de presse de la Commission européenne, « Matières premières critiques : garantir des chaînes d'approvisionnements sûres et durables pour l'avenir écologique et numérique de l'UE », commission.europa.eu, 16 mars 2023, https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/fr/ip_23_1661