Publié le 04 avril 2011

ENVIRONNEMENT

Terres rares : l'enjeu du recyclage

Indispensables à la fabrication des nouvelles technologies, les terres rares sont devenues un enjeu stratégique. Or, la Chine concentre 97% de la production actuelle. Pour contourner le monopole, les industriels cherchent donc des solutions alternatives comme la diversification des approvisionnements et le recyclage.

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Le terbium

Terres rares et métaux rares

On voit parfois un amalgame entre terres rares et métaux rares. Erreur. Il s'agit de deux catégories bien distinctes, mêmes si la première peut faire partie de la seconde. Les experts parlent d'ailleurs plus volontiers de métaux critiques pour éviter la confusion. Contrairement aux terres rares, les métaux critiques, eux, portent bien leur nom. En juillet 2010, un comité d'experts commandités par l'UE a ainsi classé 14 métaux indispensables aux nouvelles technologies d'ici à 2030 comme « critiques ». Ils sont en effet importés à 95% en moyenne (2006), sont très peu recyclés, alors que peu de solutions de substitution existent. Pour les technologies vertes, on peut citer le gallium, utilisé pour les LED, et l'indium pour les écrans LCD (dont le recyclage serait très étudié selon l'Ademe) ou pour les panneaux photovoltaïques nouvelle génération (CIGS) de Saint Gobain Solar. Ce dernier cas est particulièrement intéressant car l'indium, rare et cher (600 dollars le kilo), vient en substitution du silicium que l'on trouve en grande quantité, mais qui permet un moins bon rendement et revient finalement plus cher. Si seuls 5 grammes sont nécessaires à un module de 130 watts, il faut 38 tonnes pour produire 1 gigawatt par an, ce qui reste significatif lorsque l'on sait que la production annuelle mondiale d'indium est d'environ 1200 tonnes. « Il n'y a pas de difficulté à court terme mais nous mettons déjà en place des actions préventives responsables », explique Benoît Richard, le directeur de la stratégie de St Gobain solar. En clair, une diversification des approvisionnements, des contrats de long terme avec les fournisseurs, des études sur la disponibilité et coûts associés, une baisse de la consommation d'indium, voire même des prises de participations dans des mines. Avec un objectif de stabilisation de l'utilisation de l'indium de 10 à 15 tonnes à horizon 2020. Et l'idée d'inclure les matériaux rares dans les programmes de recyclage des panneaux comme celui de l'association européenne Pv cycle.

Elles sont les « vitamines » des nouvelles technologies. Elles, ce sont les terres rares, ce groupe de 17 métaux aux propriétés très convoitées tels le terbium, le néodyme, l'yttrium ou l'erbium. Contrairement à ce que pourrait laisser penser leur nom, elles ne sont pas forcément si rares, cependant elles sont aujourd'hui presque exclusivement produites par la Chine qui détient 37% des réserves mondiales mais contrôle 97% de leur exploitation. Et cette exploitation est très encadrée puisque des quotas à l'exportation ont été mis en place en 2009, et chaque année un peu plus réduits. Une situation de monopole pesante alors que ces métaux sont omniprésents dans notre quotidien à travers les ampoules basses consommation, les écrans plats, les pots catalytiques ou les batteries des véhicules hybrides et électriques, l'imagerie médicale, les disques durs, les réacteurs d'avions, mais aussi dans des produits stratégiques utilisés pour le guidage stratégique des armes ou l'industrie nucléaire...« Logiquement, le monopole chinois devrait s'éroder d'ici 5 ou 10 ans mais cela suppose un effort délibéré dans le recyclage et la constitution d'un stock stratégique», estime François Heisbourg, conseiller spécial pour la fondation recherche stratégique qui s'exprimait devant une commission de l'office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques (OPECST) le 9 mars.

Pour sécuriser leur approvisionnement, les pays et industriels dépendants de ces métaux travaillent sur trois pistes : la réduction de leur utilisation, la diversification des sources en ouvrant ou en ré-ouvrant des mines abandonnées face à la concurrence chinoise, et le recyclage. C'est notamment la stratégie de Rhodia*, leader mondial des formulations à base de terres rares qui a conclu un partenariat de 10 ans avec Lynas pour la mine de Mount Weld, située dans l'ouest de l'Australie et qui, suite à une analyse des « mines urbaines » réalisée il y a 3 ans, travaille parallèlement sur un nouveau procédé de récupération et de séparation des terres rares contenues dans les lampes basse consommation usagées. Dans celles-ci ont trouve en effet 5 à 6 terres rares dont le terbium, l'yttrium et l'europium, qui sont des terres rares lourdes, parmi les plus difficiles à trouver et les plus chères (le terbium délivré en Europe coûte aujourd'hui 800 $ le kilo contre 500 début 2010) et qui parallèlement sont de plus en plus demandées (environ 6 à 10 % de croissance pour le terbium entre 2010 et 2015 selon Rhodia).

Ainsi, selon une étude de l'Ademe, qui se base sur les prévisions de l'offre par rapport à la demande à l'horizon 2014, l'approvisionnement en terbium et yttrium paraît « critique » (voir document lié), ce qui rend intéressante l'activation d'un procédé de recyclage. Par ailleurs, la filière de collecte de ces lampes usagées est aujourd'hui bien implantée que ce soit en France ou en Europe. En 2010, grâce à ses 19 000 points de collecte, l'éco-organisme français Recylum, a ainsi collecté 3650 tonnes de lampes fluocompactes, à partir desquelles « on pourrait extraire 15 tonnes d'yttrium, 1 tonne de terbium ; et 1 tonne d'europium, soit les besoins européens », affirme son directeur Hervé Grimaud. Au lieu d'être stockées dans des fûts dans des décharges spécialisées, ces poudres luminophores, concentrées en terres rares, seraient donc gratuitement mises à disposition de Rhodia pour être recyclées.

Cette démarche de recyclage n'est pas la première tentative du genre. Au début des années 2000, Rhodia avait par exemple lancé un projet de récupération des terres rares contenues dans les pots catalytiques mais celui-ci avait finalement été abandonné pour des raisons économiques. Car le procédé de recyclage des terres rares est complexe et coûteux. Pour la mise au point du recyclage des terres rares, il a ainsi fallu plus de 3 ans de recherche et développement (50 chercheurs travaillent sur les terres rares chez Rhodia) et un investissement de plus de 10 millions d'euros, souligne Frédéric Carencotte, directeur industriel de Rhodia Rare Earth systems en charge des projets de recyclage. D'ailleurs, « La rentabilité économique n'est pas le premier critère qui a présidé au choix de ce projet, admet-il, mais c'est surtout un enjeu de diversification de nos ressources et de développement durable. Le fait d'avoir du terbium à 100% issu du recyclage intéresse de nombreux clients ». Il faudra cependant attendre un peu encore pour que ceux-ci puissent s'approvisionner en terres rares recyclées ; l'unité de démonstration de Saint-Fons (69) est prévue pour le premier semestre 2012 et pourrait produire quelques centaines de tonnes. Ce n'est qu'en 2014, que l'unité industrielle sera opérationnelle à la Rochelle (17).

Rhodia n'est pas la seule entreprise à s'intéresser au procédé, mais « nous sommes les seuls en Europe capables de raffiner et de séparer l'ensemble des terres rares », s'enorgueillit Frédéric Carencotte. Ce qui laisse une certaine ouverture sur l'élargissement du procédé. Mais il lui faudra sans doute batailler avec d'autres entreprises dans le monde entier. Rien qu'au Japon par exemple, plus de 5000 chercheurs travaillent sur le sujet, vital pour ce pays accros aux nouvelles technologies, et qui a subit de plein fouet les dernières restrictions chinoises...Il y a quelques mois, l'Institut des sciences industrielles de l'université de Tokyo a d'ailleurs annoncé avoir trouvé un procédé permettant de recycler le néodyme jusqu'à 80%. L'enjeu est de taille car cette terre rare est là encore très convoitée, notamment dans le domaine des technologies vertes : un moteur de Prius par exemple nécessite 1kg de néodyme utilisé pour ses propriétés d'aimantation. Pour couvrir le parc automobile actuel, 700 000 tonnes de néodyme seraient ainsi nécessaires. Il faut ensuite ajouter le marché des éoliennes off shore, qui elles, peuvent consommer jusqu'à 600 kilos par turbine pour améliorer leur fonctionnement tout en diminuant les coûts de maintenance...Et bien d'autres applications. Autant dire qu'à ce rythme, les 8 millions de tonnes vont faire long feu. Le procédé de recyclage sera-t-il opérationnel à temps et sera-t-il suffisant ? Certains experts en doutent, tels Jean-Claude Samama, ancien directeur de l'école nationale supérieure de géologie de Nancy et professeur émérite de géologie appliquée ou encore Benoît de Guillebon, directeur de l'Apesa (centre technique en environnement et maîtrise des risques », auteur, avec Philippe Bihouix du livre « Quel futur pour les métaux ? » : les limites du recyclage. Selon lui, « le recyclage, d'un coût élevé, ne fait que retarder l'échéance de quelques années. Alors que la quantité d'énergie nécessaire pour extraire ces métaux va doubler, il faut impérativement changer de regard et de mode de production en s'orientant vers l'éco-conception, notamment avec ces métaux ».

*Le 4 avril 2011, Rhodia a été racheté par Solvay et Silmet dont 80% du capital ont été acquis par Molymet. "Cette opération fait de Molycorp Silmet le premier producteur de terres rares qui ne soit pas entièrement dépendant des exportations chinoises", estime l'Usine Nouvelle.

Béatrice Héraud
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