Les matières premières pour la Transition Energétique

La Transition Energétique fait appel à des matières premières en situation de quasi-monopole dans certains pays, dont les réserves peuvent être faibles, dont le recyclage s’avère difficile ou ayant un impact sociétal et environnemental forts. Alcimed, société de conseil en Innovation et Développement de Nouveaux Marchés, dresse un bilan sur certaines matières premières liées à la Transition Energétique, de leurs applications et de leurs problématiques majeures.

La Transition Energétique bouscule l’industrie au niveau mondiale et soulève de nouveaux besoins en matières premières. Certaines vont voir leur demande exploser avec l’explosion de nouvelles technologies à l’instar des batteries Li-ion, des panneaux photovoltaïques ou des véhicules électriques.

S’appuyant sur de données publiées par la Commission Européenne, le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM), l’US Geological Survey ou le British Geological Survey, Alcimed dresse un bilan de certaines matières premières critiques pour la Transition Energétique.

Le déploiement des véhicules électriques et leur autonomie sont déjà au cœur des débats car ils reposent sur le développement des batteries Li-ion …

Les batteries Li-ion sont très consommatrices de matières premières telles que le lithium, le cobalt, le graphite, le nickel, l’aluminium ou le cuivre servant d’électrodes ou d’électrolytes. Plusieurs estimations indiquent que la demande en volumes de ces matières premières pour les batteries sera multipliée par 38 d’ici à 2030 avec le déploiement des véhicules électriques.

D’après Bloomberg, la production de lithium devra augmenter de 170%, celle de cobalt de 74% et celle de graphite de 41% d’ici à 2030 pour satisfaire la demande mondiale. L’augmentation significative de la demande en aluminium, manganèse, aluminium et cuivre impactera dans une moindre mesure la production de ces matières premières (entre 1 et 8%) puisque la demande pour d’autres applications métallurgiques ou industrielles restera forte et significativement supérieure à celle pour les batteries.

Les filières production secondaire de cuivre, nickel, manganèse et aluminium sont bien établies avec, par exemple, une part de l’approvisionnement mondial assurée par le recyclage à hauteur de 40, 32 et 25% respectivement pour le nickel, le cuivre et le manganèse. La production secondaire de lithium et graphite est peu développée pour le moment, certainement car les réserves identifiées pour ces 2 minerais dépassent les 200 ans.

La production mondiale de graphite est contrôlée à plus de 68% par la Chine et celle de cobalt à plus de 60% par le Congo. La production de lithium est partagée entre le Chili et l’Australie pour 75% de l’approvisionnement mondial. Le monopole de certains pays est problématique et peut impacter les prix de certains matériaux. A titre d’exemple, le Congo souhaite pense à imposer des royalties sur les exportations de cobalt.

Plusieurs de ces matières premières révèlent des impacts environnementaux et sociétaux forts. A titre d’exemple, l’extraction du lithium entraine une pollution des sols et des eaux à proximité des mines. De plus, l’extraction demande des quantités d’eau importantes dans des zones parfois arides comme au nord du Chili et entraine des conflits avec les populations locales. La production de cobalt implique aujourd’hui le travail d’enfants, des dangers importants pour les mineurs (effondrements, maladies pulmonaires…) et des pollutions à proximité des mines. Pour finir, l’extraction du graphite entraine une pollution atmosphérique majeure en Chine avec de fortes émissions de particules fines.

… et l’allégement des véhicules.

 L’allègement des véhicules est crucial pour augmenter l’autonomie des batteries. Cela passe par l’utilisation d’alliages ou de superalliages contenant des matières premières à risque comme le chrome, le rhénium, l’hafnium, le tungstène, le niobium, le cérium ou le vanadium.

Le niobium est un additif de choix pour les aciers car il permet de les alléger et d’augmenter leur résistance à forte température. Il est également utilisé dans la fabrication de pipelines et dans l’industrie spatiale. Or la production de ce métal est contrôlée à 90% par le Brésil qui pourrait faire flamber les prix si le pays décidait de limiter ses exportations.

L’industrie photovoltaïque repose également sur certaines matières premières à forte criticité.

L’indium, le cadmium, le tungstène, l’étain, le cuivre ou l’argent sont utilisées pour la métallisation des cellules ou rentrent dans la composition des semi-conducteurs des panneaux.

Les prévisions de croissance du secteur sont de 40% par an ! Les marchés de ces matières premières sont peu impactés par cette demande encore secondaire par rapport aux autres besoins mais la situation pourrait toutefois rapidement changer.

La Transition Energétique est dépendante des aimants permanents et de la Chine.

L’alliage néodyme-fer-bore a des propriétés magnétiques exceptionnelles qui permettent de réduire sensiblement la taille des aimants utilisés dans l’industrie. Ces aimants entrent dans la fabrication des éoliennes, des moteurs électriques et des équipements électroniques.

Entrent également dans la composition de ces aimants, plusieurs terres rares comme le praséodyme, le néodyme, le gadolinium ou le dysprosium. Malgré des ressources disponibles partout dans le monde, les terres rares sont produites à plus de 80% en Chine. Au début des années 2010, la Chine avait imposé des quotas pour ses exportations, qui ont fait flamber les prix ! L’objectif de cette manœuvre était de forcer les industriels à implanter leurs usines de production d’aimants en Chine via des joint-ventures par exemple. Les taxes ne concernant pas les produits finis, de nombreux industriels ont ainsi déplacé leur savoir-faire. Par la suite, ces quotas ont été supprimés afin de faire retomber les prix et de limiter la création de projets miniers ailleurs dans le monde. Aujourd’hui la Chine contrôle la production des matières premières et celles des aimants.

La demande en aimants explose avec le déploiement des véhicules électriques ou des éoliennes : une croissance de 9% est prévue chaque année sur les 5 prochaines années.

Toutefois, « l’image » de ces aimants pourrait être malmenée à l’avenir. L’extraction en terres rares est très énergivore et le raffinage très polluant. Chaque tonne de terres rares requiert 200 m3 d’eau qui seront contaminés en métaux lourds et chargés en acide. Ces eaux rejetées directement dans l’environnement impactent les populations près de Baotou, plus grand site de raffinage de terres rares : les taux de cancer sont anormalement élevés et la production de riz est devenue impossible.

« La Transition Energétique française et européenne se révèle très dépendante de pays sensibles pour son approvisionnement en matières premières. Parmi elles, Alcimed a identifié que le néodyme, le cobalt et le praséodyme sont critiques. Il est urgent pour l’industrie de trouver des substituts, de renforcer les filières de recyclage ou de sécuriser ces approvisionnements ! » conclut Jean-Philippe Tridant Bel, Partner Energie, Environnement & Mobilité chez Alcimed.