L’on entend souvent que les énergies renouvelables sont de grandes consommatrices de terres rares.
Décriées pour leur impact environnemental lié à leur extraction et leur transformation, les terres rares ne sont pourtant que faiblement utilisées dans l’industrie du renouvelable.
Une étude de l’ADEME, publiée en novembre 2019, permet de faire le point sur l’état de la filière au niveau mondial, ses applications au sein de l’industrie et en particulier celui des énergies renouvelables.
Que sont les terres rares ?
Les terres rares regroupent un ensemble de 15 à 17 éléments métalliques du tableau périodique des éléments. Elles sont divisées en deux groupes :
- Les terres rares légères parmi lesquelles l’on retrouve le néodyme qui entrent dans la composition des aimants permanents ;
- Les terres rares lourdes dont le dysprosium qui se retrouve également dans les aimants permanents.
Etat du gisement
Contrairement à ce que laisse penser leur nom, les terres rares sont des éléments abondants au sein de la croûte terrestre. Ce sont le faible nombre de minerais constitués de ces éléments et leur gisement très localisé qui en font une matière critique.
En 2017, les réserves de terres rares étaient estimées à 120 millions de tonnes de tous oxydes de terres rares confondus. La Chine est le premier pays producteur de terres rares, avec près de 86% de la production mondiale en 2017. Toutefois le marché tend à se diversifier dans la mesure où l’Australie et les Etats-Unis sont également producteurs. A noter que le Groenland recèle l’un des plus grands gisements au niveau mondial, pour lequel les Chinois ont déjà pris des participations dans l’exploration.
Où retrouve-t-on des terres rares ?
Les applications des terres rares sont multiples. Elles sont majoritairement utilisées pour produire des aimants permanents car elles permettent de réduire le volume et le poids des moteurs et générateurs électriques. Cela représente 89% des applications pour le néodyme et 98,5% pour le dysprosium. Les terres rares sont également utilisées dans les technologies suivantes :
- Pots catalytiques des voitures et le raffinage du pétrole ;
- Polissage du verre, fortement utilisé pour les écrans de TV, smartphone, ordinateur ;
- Certain type de batterie (NiMH pour nickel-hydrure métallique) utilisée notamment dans les véhicules hybrides.
Leur impact environnemental
L’extraction des terres rares, au même titre que les autres industries extractives, génère des dommages environnementaux tant en phase d’extraction que de transformation. L’extraction modifie le paysage, les sols et le régime hydrographique local. La séparation des métaux rejette des résidus de traitement polluants dans l’air et dans les eaux souterraines. Les gisements de terres lourdes ont en outre la particularité d’induire également une pollution radioactive liée à leur composition (présence d’uranium et de thorium dans les minerais).
Où retrouve-t-on des terres rares ?
La plupart des énergies renouvelables actuelles n’utilisent pas de terres rares. Certains segments de l’éolien, et notamment l’éolien off-shore, consomment des terres rares au travers de l’usage d’aimants permanents qui permettent d’alléger le poids des turbines. Les éoliennes on-shore qui utilisent la technologie des aimants permanents sont très peu répandues en Europe. En France, seul 3% du parc terrestre en sont équipés. En outre, les projets de recherche et développement menés par les constructeurs ne semblent pas indiquer un besoin important en aimants permanents. Ce qui tend à démontrer que la problématique a bien été intégrée par les constructeurs.
Au niveau du solaire photovoltaïque, les technologies majoritairement commercialisées n’utilisent pas de terres rares. Cependant, certaines technologies comme les « couches minces » utilisent d’autres métaux critiques comme le tellure, le cadmium ou l’argent. Toutefois, ce type de technologie reste minoritaire sur le marché photovoltaïque.
Et au niveau du stockage énergétique ?
Les technologies les plus déployées dans l’usage du stockage des énergies renouvelables sont actuellement les batteries Lithium-ion, sodium-soufre et plomb-acide dans lesquelles les terres rares sont faiblement utilisées. Les batteries nickel-hydrure utilisées dans les véhicules hybrides comprennent un alliage de terres rares mais leur utilisation à des fins de stockages des énergies renouvelables restera fortement marginal en raison de leur coût élevé par rapport aux batteries Lithium-ion. A noter que l’usage du Cobalt dans les batteries Lithium-ion est nettement plus problématique dans la mesure où il s’agit d’un matériau critique.
Lien vers l’étude : https://www.ademe.fr/terres-rares-energies-renouvelables-stockage-denergies