Transition énergétique : une nouvelle dépendance aux métaux

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Les aimants d'éoliennes contiennent des terres rares
Les aimants d'éoliennes contiennent des terres rares (Crédits : Ali Madjfar/wikimédia commons/CC)
Le développement du solaire, de l’éolien ou des batteries de voitures électriques pourrait provoquer une dépendance qui viendrait se substituer à celle aux énergies fossiles que nous connaissons aujourd'hui.

La décarbonation de l'économie est un objectif  aujourd'hui largement consensuel. Mais pour Florian Fizaine, ingénieur de recherche et économiste à l'Université de Bourgogne-Franche-Comté, la décarbonation du mix énergétique n'est pas nécessairement la meilleure solution pour y parvenir. « Etant donné l'évolution quantitative et qualitative de la demande, cette décarbonation ne pourra se faire avec le seul nucléaire, il faudra également développer les énergies renouvelables », observe-t-il. Or, ramené au kilowattheure produit, celles-ci sont nettement plus consommatrices de métaux que les énergies conventionnelles. Solaire, éolien, géothermie ou encore hydroélectricité nécessitent plus de métaux que le charbon et plus encore que le nucléaire. Même si ce dernier reste très consommateur de métaux rares.

« Il y a deux problématiques, précise Florian Fizaine. D'une part l'intensité des énergies vertes en matières premières, mais également la spécificité des métaux nécessaires pour répondre à ces nouveaux besoins.

15 ans avant de pouvoir exploiter une mine

En outre,  pour certains de ces métaux, le recyclage n'est aujourd'hui pas rentable. « Les batteries incorporent à la fois des métaux rares comme le lithium et d'autres plus classiques, comme le cuivre et le cobalt, souligne Florian Fizaine. Ces derniers sont récupérés, mais pas le lithium, présent en trop faible quantité et de surcroît en association avec d'autres éléments, ce qui rendrait prohibitif le coût de son recyclage. » Or, pour ce composant, la montée en puissance des véhicules électriques risque d'être plus rapide que la capacité d'adaptation des mines. À elle seule, la « gigafactory » de Tesla, l'usine de batteries géante en construction dans le Nevada, pourrait faire doubler le volume du marché. Or il faut au moins 15 ans avant de pouvoir tirer pleinement parti d'une mine. Ainsi, celles achetées il y a quelques années en Bolivie par le groupe Bolloré ne sont pas encore opérationnelles.

Par ailleurs, certains métaux indispensables aux énergies vertes sont des sous-produits d'autres métaux. C'est le cas de l'indium, présent dans les panneaux photovoltaïques et les écrans plats. Pour en fabriquer les quantités nécessaires, il faudrait accroître de façon exponentielle les tonnages de zinc fabriqués, ce qui ne présente aucun intérêt pour les producteurs, mais peut au contraire les desservir, en faisant baisser les prix du zinc.

Nouvelle concentration géographique des ressources

En conséquence, et contrairement aux principes de base de l'offre et de la demande, cette hausse prévisible de la demande, accompagnée d'une hausse des cours, ne serait pas suivie d'un ajustement assez rapide de l'offre.

Cette pénurie de métaux présenterait sur les plans économique et géopolitique, des risques similaires à  ceux de la dépendance actuelle aux énergies fossiles.

Voire plus dangereuse encore. En effet, contrairement aux marchés de gros des hydrocarbures ou même des métaux les plus répandus (tels que le cuivre  - 18 millions de tonnes vendues par an - ou le zinc), ceux sur lesquels circulent les terres rares telles que le lithium (25 000 tonnes par an) sont tout aussi volatils, mais beaucoup plus opaques.  Et ces métaux sont en partie détenus par des pays politiquement sensibles. Cette nouvelle dépendance rebattrait donc les cartes, avec une accentuation de la concentration géographique de la production des ressources naturelles indispensables au système énergétique. Les pays détenteurs de ces terres rares capteraient cette nouvelle rente qui remplacerait celle aujourd'hui captée par les producteurs d'hydrocarbures, géographiquement moins concentrés.

Dans ce nouveau paysage énergétique, la Chine occupe une place dominante. C'est en effet, sur son territoire que sont aujourd'hui produites une majorité des terres rares, une situation dont elle se montre très jalouse, refusant l'entrée d'entreprises étrangères sur ce marché. Et comme le volume de ses réserves pourrait lui faire perdre demain cette situation hégémonique, elle se prépare en rachetant des mines dans d'autres pays.

L'Europe, en revanche, a choisi de laisser jouer la libre concurrence, au risque de se retrouver bientôt démunie et dépendante.

Des pistes pour abaisser la demande

Que faire face à ces perspectives ? En France, le BRGM (Bureau de recherches géologiques et minières) propose d'agir sur l'offre, en commençant par réaliser un nouvel inventaire des ressources disponibles sur le sol français et européen. Mais cette piste, élaborée dans les années de flambée des terres rares, en 2010/2012, peine à trouver les financements publics nécessaires dans la période actuelle qui voit les cours des matières premières déprimés, sur fonds de crise économique. Florian Fizaine qualifie de « fausses bonnes idées » aussi bien la diversification d'approvisionnement que le stockage stratégique, onéreux et difficile à manœuvrer (il s'agit en effet de savoir anticiper finement l'évolution de la demande et d'acheter les métaux au cours le plus bas).

Il privilégie au contraire toutes les solutions contribuant à abaisser la demande, à commencer par une sobriété et une efficacité énergétique permettant de diminuer la consommation d'énergie. Mais aussi, la recherche de matériaux de substitution, un meilleur recyclage, ou encore une diversification du bouquet énergétique. Ainsi, décliner différentes technologies sous-jacentes à une même énergie permettrait une diversification des matières premières nécessaires à leur production.

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Commentaires
a écrit le 30/03/2017 à 14:01 :
Encore une fois, il faudrait lancer la recherche pour économiser ensuite. Il ne faut pas se contenter de ce que l'on sait. Quand donc les patrons français se lanceront ils dans la recherche au lieu de se contenter d'engranger des salaires inadmissibles ?
a écrit le 30/03/2017 à 8:22 :
le lithium n'est pas une terre rare mais un métal alcalin
a écrit le 30/03/2017 à 4:10 :
L'Union européenne s'est penchée très en détail sur ce problème de ressources au travers notamment de l'EUROPEAN STRATEGIC IMPLEMENTATION PLAN (SIP) et tous les organismes associés, ce que n'ont pas fait les pays individuellement, donc Merci à l'Union européenne. Le but est notamment de sécuriser l'approvisionnement, d'optimiser ou substituer l'utilisation des matériaux et améliorer leur recyclage. Pour le lithium par exemple la rentabilité de son recyclage tient surtout à une question de volume qui va forcément arriver avec les véhicules électriques plutôt que son coût. C'est également le cas pour la plupart des matériaux à recycler, il faut un certain volume. Parmi les immenses avantages des énergies renouvelables c'est qu'elles sont recyclables à près de 100% contrairement au nucléaire et évidemment énergies fossiles.
Réponse de le 30/03/2017 à 6:08 :
Iciailleurs a écrit le 29/03/2017 à 11:22 :
"L'Europe, en revanche, a choisi de laisser jouer la libre concurrence, au risque de se retrouver bientôt démunie et dépendante. Qu'en pensent nos candidats à la présidentielle ?".
J'y adhère pleinement
Voilà la réponse du berger à la bergère en ce qui concerne votre "merci à l'Europe"
a écrit le 29/03/2017 à 16:40 :
Comme souvent, l’article traite des bonnes questions.
Mais il est difficile d’anticiper sur les cours et les ressources des matières premières.
Voici quelques données. D’après l’ USGS, les réserves mondiales de lithium « economically recoverable » seraient de 13 millions de tonnes (1) permettent théoriquement de produire des batteries pendant trois cent cinquante ans (d’après un article de l’Usine Nouvelle). En théorie bien sur, pratiquement il risque d’y avoir une pénurie, vu qu’il y a une ruée sur le lithium et que des pays peuvent s’accaparer les ressources. Par exemple les fabricants Chinois, qui sont en train de sécuriser leur approvisionnement en cobalt et lithium (2) et qui comme d’habitude vont certainement faire du dumping.

Mais rien de nouveau là dedans.
On est autant tributaires des ressources étrangères qu'avec d'autres matières : pétrole, gaz, or, uranium… Avec les mêmes soubresauts de cours. Une parenthèse : malgré les prix bas du baril, pour 2016, Total affiche un bénéfice net « de seulement 6,2 milliards » alors qu’Areva … comme quoi il n’y a pas que le prix des matières premières qui compte, il y a aussi la stratégie.
Concernant les panneaux photovoltaïques il y a déjà une forme de pénurie sur l’indium utilisé dans les cellules PV couche mince CIS, possiblement remplacées par des technologies nouvelles : cellules photovoltaïques CZTS ou CZTSS.

Ceci dit, il est peu probable que l’on manque de silicium (silicates constituent 97 % de la croûte terrestre). Quoi que, des analyses vont dans le sens d’une pénurie de sable, ce qui bloquerait toute la filière des semi-conducteurs ? Sinon on peut aussi faire comme d’habitude : partager, en coupant des tranches plus fines.
Pour info : les technologies à base de silicium constituent 90% du marché photovoltaïque mondial et le solaire photovoltaïque représenterait environ 1 % de la consommation mondiale de silicium.
La silice est aussi utilisée dans la fabrication de verre, de silicone, de fibre de verre, en optique et majoritairement en métallurgie surtout dans l’automobile. Ce qui veut dire que l’on reviendrait à la bougie. Sauf qu’il aura peu être pénurie de cire ? et qu’il aurait utiliser le bois, sauf qu’il n’y aurait pas assez de forets. Heureusement il reste le charbon. Mais attendez ! cela voudrait donc dire que Trump serait un visionnaire, à l’image de Steve Jobs, Bill Gates, Mark Zuckerberg ou Elon Musk ?

Il faut se méfier des prédictions, sinon on serait déjà tous à la mine de Montsou, en train de creuser comme du temps de Zola. Le stockage d’énergie n’en est qu’à ses débuts et d’autres technologies plus performantes peuvent apparaitre. Le slogan reste toujours valable : quand on n’a pas de pétrole il faut avoir des idées et surtout investir en recherche et développement !

(1) source : https://pubs.usgs.gov/fs/2014/3035/pdf/fs2014-3035.pdf)
(2) source : blog de Laurent Horvath
a écrit le 29/03/2017 à 14:03 :
On ferait mieux de remettre le nucléaire sur pied (c'est facile, simple question de volonté) que de vouloir faire plaisir aux dangereux bobos.
Réponse de le 31/03/2017 à 16:37 :
Pas rentable. ( conf : Areva & Westinghouse en faillite).
a écrit le 29/03/2017 à 13:45 :
L'auteure peut-elle me dire a moi qui bosse dans le solaire quels métaux difficiles à trouver il y a dans un panneau solaire (je ne parle pas d'eolienne ou de batteries) ? Parce que je n'ai pas noté de pénurie pour l'Alu ou le Cuivre, quant au silicium c'est un minéral plutot tres tres abondant.
Enfin avec PV-Cycle, on parvient à recycler 98% d'un panneau donc on pourra attendre un peu avant de s'inquiéter.
Réponse de le 30/03/2017 à 22:17 :
L'argent par exemple. Le photovoltaïque en est très gourmand. Et il n'est pas récupéré lors du recyclage des modules par PV Cycle.
Réponse de le 30/03/2017 à 22:19 :
Quant au cuivre c'est un des métaux qui s'épuisera le plus vite. D'ici 2040 à 2050.
a écrit le 29/03/2017 à 13:40 :
Eh oui, après le solaire sans soleil, l'éolien sans vent, chères à Royal, voici les métaux importés de Chine.
Ah et puis les diesels propres chères à Sarko-Borloo-Hulot.
Bienvenus en Ecologie, le pays où la vie est plus chère!
a écrit le 29/03/2017 à 11:22 :
"L'Europe, en revanche, a choisi de laisser jouer la libre concurrence, au risque de se retrouver bientôt démunie et dépendante."
Qu'en pensent nos candidats à la présidentielle ?
a écrit le 29/03/2017 à 11:01 :
Je rappelle que l'énergie n'est pas soumise aux lois du marché. Son prix doit être comparé au cout du travail. C'est parce qu'on ne respecte pas ce principe que nous avons des difficultés économiques.
a écrit le 29/03/2017 à 10:19 :
"L'énergie la meilleure ET la moins chère est celle qu'on ne consomme pas".
Dans le cadre de la mondialisation, nous n'en prenons pas le chemin. Au désastre écologique de la surconsommation d'énergie s'additionne la gabegie des matières premières. Le Monde court à sa perte à cause d'objectifs de croissance qui ne rapportent qu'aux plus riches. Le fossé entre les économies fortes en quête perpétuelle de croissance se creuse tous les jours un peu plus, créant une insécurité généralisée, localement des famines, des surpopulations qui entraînent inévitablement une immigration qui alimente... l'insécurité. La réduction mondiale de la population est inévitable, la guerre sera donc inévitable.
a écrit le 29/03/2017 à 10:04 :
Déjà commençons par développer une filière nucléaire au thorium, qui est très abondant sur Terre, en attendant de voir la fusion remplacer un jour le nucléaire classique. Ensuite pour les métaux: des astéroïdes contiennent plus de métaux qu'il n'en n'a été produit sur Terre depuis le début de l'humanité. Enfin les nanotechnologies et surtout le graphène vont révolutionner tous les secteurs et c'est à base de carbone qui est un élément présent partout en grande quantité.
a écrit le 29/03/2017 à 9:35 :
l'affirmation que la "transition énergétique" permettra à l'humanité de consommer comme elle fait aujourd'hui et continuer à croitre est une illusion: soit il n'y a pas de limitation des naissances au niveau mondial, et chacun verra sa part de gâteau diminuer, soit on veut conserver la taille actuelle de notre part de gâteau, mais il faudra limiter la population. Si rien n'est fait rapidement, les famines et les guerres se chargeront de diminuer la population
Réponse de le 29/03/2017 à 13:54 :
Vous avez raison, aucun pays n'ose parler de ce problème... Chacun se contente de croire en la science capable, de nourrir des milliards de personnes ... a base d'algue, d'insectes et autres produits appétissants; de fabriquer en nombre ce dont à besoin l'individu, etc, etc... C'est un peu comme mettre 25 personnes dans un 2cv et leur dire qu'ils vont voyager confortablement de Paris à Marseille.
Cet article a pour mérite de poser le vrai problème de l'électrique, et plus particulièrement de l'usage des véhicules électriques tels qu'ils nous sont proposés aujourd'hui comme solution miracle!
a écrit le 29/03/2017 à 8:32 :
Ou comment l'accaparement des outils de production freine le dynamisme de notre économie.

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