Les matériaux stratégiques

Haute technologie et matériaux stratégiques 27/12/2014
Auteurs : Alain Liger
OAI : oai:www.see.asso.fr:1301:2014-5:11998

Résumé

Les matériaux stratégiques

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	    <date dateType="Created">Sat 27 Dec 2014</date>
	    <date dateType="Updated">Thu 26 Jan 2017</date>
            <date dateType="Submitted">Tue 13 Nov 2018</date>
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REE N°5/2014 27 L’histoire de l’humanité est jalonnée par la découverte des propriétés et par l’utilisation successive de nouveaux produits minéraux : la taille du silex au paléolithique a permis la fabrication d’outils multipliant la capacité humaine et a été suivie de développements de plus en plus importants. Plus récem- ment, le développement de nouvelles technologies a permis au consomma- teur d’accéder à de nombreux outils et à de nombreux savoirs nouveaux. La mise au point de ces technologies a été rendue possible par le recours à un nombre d’élé- ments chimiques de plus en plus important. De l’usage de quelques métaux principaux comme le fer, l’aluminium, le zinc, le plomb, le cuivre, le nickel (dont certains n’avaient pas d’usages 100 ans auparavant) dans les années 1950 voire 1970, le monde est passé à l’usage de presque tout le tableau de Mendeleïev : une véritable explosion ! Non seulement les terres rares (cérium, lanthane, néodyme, terbium, europium, yttrium, terbium, lu- tétium…), non seulement les éléments du groupe du platine (platine, palladium, rhodium, rhénium) sont venus s’insérer en quantités croissantes dans les produits technologiques que nous utilisons tous les jours, mais aussi le tantale, le tungstène, le lithium, le béryllium, l’antimoine, le germanium, le cobalt, le gallium, le graphite, l’indium, le ma- gnésium, le niobium, le tellure, sont entrés dans la danse. Les usages concernés sont de plus en plus nom- breux ; un téléphone portable contient une cin- quantaine de produits minéraux différents, certains en très petite quantité, mais avec une fonctionna- lité difficilement remplaçable ; il en va de même pour les automobiles, pour les installations de pro- duction d’énergie, et pour pratiquement tous les objets technologiques. L’industrie des semi-conducteurs a très tôt uti- lisé des éléments exotiques comme le germanium. Ses besoins se sont développés avec la miniaturi- sation des ordinateurs, avec les diodes électrolumi- nescentes ou les puces électroniques ; ils se sont complexifiés avec les téléphones intel- ligents, les écrans tactiles, les écrans à diodes. En matière de transports, l’aviation a innové pour alléger ses structures et ses réacteurs ; le développement de gros porteurs ayant une autonomie de plus en plus grande a amené les ingénieurs à trouver des solutions sans cesse plus innovantes ; la chimie du carbone y joue un rôle, mais aussi des alliages faisant appel à de nouveaux composants. Les secteurs de l’automobile et du ferro- viaire ont vu une explosion similaire. Le monde de l’énergie et singulièrement des énergies nouvelles est un autre exemple : les pan- neaux solaires, les éoliennes, le stockage de l’élec- tricité, les piles à combustible, le nucléaire. L’industrie, et l’industrie française en particulier, se trouve donc dépendante d’un certain nombre de métaux souvent peu connus du grand public que l’on nomme « matériaux stratégiques » ou « matériaux critiques ». Encore faut-il savoir ce que recouvre cet adjectif : un métal stratégique pour l’industrie élec- tronique peut ne pas l’être pour une autres industrie (à ceci près que l’électronique est présente dans un nombre d’équipements et d’appareils croissant) ; la notion est éminemment dépendante du périmètre considéré – ce qui ne facilite pas l’action collective. L’Europe a développé le concept et finalisé une liste de 20 matières premières minérales « critiques » qui, en première approximation, peut s’appliquer aux enjeux de l’industrie française : antimoine, béryllium, borates, charbon à coke, chrome, cobalt, fluor, gallium, germanium, graphite naturel, indium, magnésite, magnésium, niobium, phosphates, pla- tinoïdes, terres rares légères, terres rares lourdes, silicium, tungstène. La France n’a rien d’un eldorado minier mais elle possède néanmoins un réel potentiel pour plusieurs substances stratégiques pouvant contribuer au dé- veloppement de son industrie et éviter de trouver dans une situation de dépendance préjudiciable à ses intérêts économiques et stratégiques. Elle a au demeurant un passé minier et fut un producteur LES GRANDS DOSSIERSIntroduction Haute technologie et matériaux stratégiques Alain Liger ingénieur général des mines, secrétaire général du COMES 28 REE N°5/2014 métallique depuis les antiquités celtes et romaines. Les traces laissées par les anciennes exploitations et les indices superficiels connus témoignent du potentiel physique du territoire. La variation des conditions de prix depuis l’arrêt de certaines mines récentes laisse penser qu’il existe un potentiel éco- nomique sous nos pieds et le développement des techniques de reconnaissance minérale permet d’identifier et éventuellement d’en exploiter de nouvelles. Le présent dossier de la REE vise à dresser un pa- norama de l’enjeu pour la France de ces matériaux stratégiques en le déclinant selon plusieurs aspects. Un premier article, rédigé par l’auteur de ces lignes, vise à préciser la stratégie minérale arrê- tée par le Gouvernement français en avril 2010 et concrétisée par la mise en place en janvier 2011 du COMES (Comité pour les matériaux stratégiques), présidé par le Ministre de l’économie, de l’indus- trie et du numérique. Cet organe de dialogue et de proposition permet de réunir les différentes parties prenantes : administrations et organismes publics, utilisateurs, entreprises spécialisées dans l’exploi- tation, le traitement ou la récupération des métaux. Patrice Christmann, du BRGM, aborde ensuite le problème spécifique des « terres rares », de la famille du lanthane, qui jouent un rôle essentiel dans beaucoup de technologies nouvelles des sec- teurs de l’énergie, des télécommunications ou de l’information. Toutes ces « terres rares » ne sont pas à proprement parler « rares » mais beaucoup jouent un rôle stratégique dans un nombre consi- dérable d’applications, telles que les aimants per- manents au néodyme-bore dopés au dysprosium, les ampoules basse consommation ou les écrans lumineux dopés à l’europium. En 2010-2011, de fortes tensions sont survenues sur le marché des terres rares dominé par la Chine et le monde a pris conscience de la nécessité de ne pas se placer dans une situation de dépendance excessive vis-à-vis de ce pays où les problèmes d’environnement liés à l’exploitation des terres rares sont au demeurant préoccupants. En France, le Gouvernement est soucieux que la transition énergétique ne nous conduise pas d’une situation de dépendance vis- à-vis des pays pétroliers vers une autre forme de dépendance vis-à-vis de fournisseurs de certains matériaux. Christophe Le Port-Samzun et Caroline Calvez de NGK Berylco France traitent d’un métal qui n’est pas à proprement parler rare mais qui n’en est pas moins stratégique : le béryllium. Le béryllium est largement utilisé en alliage avec le cuivre car il confère à ce dernier des propriétés mécaniques, électriques et thermique qui font du Cu-Be un al- liage aujourd’hui sans égal pour les applications en connectique dans tous les domaines de la vie cou- rante ou professionnelle. Le béryllium pose un pro- blème stratégique d’approvisionnement mais aussi de santé publique dans la mesure où il est classé cancérigène de catégorie 1B par le règlement euro- péen sur la classification, l’étiquetage et l’emballage. Les auteurs expliquent comment gérer ce risque et faire en sorte que le béryllium puisse continuer à être utilisé sans risque pour la santé publique. Bien entendu, on imagine facilement qu’en ma- tière de matériaux stratégiques le recyclage consti- tue un axe d’action fondamental. Erwann Fangeat et Alain Geldron de l’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Energie (ADEME) exposent les politiques mises en œuvre sous l’égide des pou- voirs publics en France pour assurer la collecte et le recyclage des déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE). C’est ainsi que près de 500 000 t de DEEE ont été collectées et traitées en 2013 dans 200 centres habilités. Le taux de collecte (31 % en 2013) est appelé à croître et une attention particulière est portée à certains segments de mar- chés en forte croissance tels que les lampes à LED et les véhicules électriques. Gilles Dretsch, d’Orange, apporte le témoignage de ce que peut faire un grand intervenant national en appui de cette politique publique. Enfin Alain Rollat décrit le métier de recycleur, tel que le pratique à présent le groupe Solvay, notamment dans son usine de La Rochelle vers la- quelle sont acheminés des tonnages considérables de lampes à économie d’énergie, de batteries en fin de vie ou d’aimants permanents. Les techniques mises en œuvre sont des techniques de pointe afin de permettre notamment la discrimination des terres rares dont les propriétés physiques sont très voisines. En l’absence de ressources minières sur le territoire, de telles stratégies industrielles consti- tuent un atout important et une matérialisation des concepts de l’économie circulaire. Ce panorama n’a pas l’ambition d’être exhaus- tif. Il faudrait notamment y ajouter les différents métaux utilisés dans les semi-conducteurs et l’élec- tronique (gallium, germanium, indium, etc.) et, in LES GRANDS DOSSIERS Introduction REE N°5/2014 29 Introduction LES GRANDS DOSSIERS Le Comité pour les métaux stratégiques (COMES), élément de politique industrielle Par Alain Liger ................................................................................................................................................................ p. 30 Terres rares : enjeux et perspectives 2014 Par Patrice Christmann .............................................................................................................................................. p. 37 Le béryllium : un enjeu pour la qualité de la connectique Besoins, ressources et risques Par Christophe Le Port-Samzun, Caroline Calvez ........................................................................................... p. 50 Les DEEE et le recyclage des métaux stratégiques en France Par Erwann Fangeat, Alain Geldron ....................................................................................................................... p. 58 DEEE : Orange veut favoriser l’émergence de nouveaux modèles d’économie circulaire favorisant le ré-emploi et les économies de ressources Par Gilles Dretsch ........................................................................................................................................................ p. 67 Devenir recycleur, la stratégie d’un groupe producteur de produits minéraux stratégiques Par Alain Rollat ............................................................................................................................................................. p. 68 LES ARTICLES fine, à toutes les applications digitales. Il faudrait surtout y ajouter le lithium qui, dans l’état actuel des technologies, joue un rôle essentiel dans les batteries des véhicules électriques mais aussi dans les solutions de stockage qui sont une clé de la viabilité de la production d’énergies électriques intermittentes comme le solaire et l’éolien (batteries d’accumulateurs de type lithium-ion ou lithium- métal-polymère). Le lithium est produit dans un nombre limité de pays, le Chili, l’Australie, l’Argentine et la Chine, la mise en valeur de sources nouvelles, par exemple les ressources connues en Bolivie, est un enjeu industriel mondial. Il faudrait y ajouter également des enjeux dans le domaine de la santé, qui, compte tenu de l’allon- gement de la durée de vie, devient un enjeu majeur de l’industrie mondiale ; le secteur de la défense est également dépendant de solu- tions technologiques centrées sur certains métaux stratégiques. Les matières premières sont au cœur de nos activités. Alain Liger est ancien élève de Mines ParisTech et ingénieur général des mines. Il a tenu pendant 20 ans des positions opérationnelles et de responsa- bilité stratégique d’exploration- développement dans les groupes miniers BRGM et Billiton PLC. Depuis 2002, il a été successive- ment directeur régional de DRIRE (ministère de l’industrie) et de DREAL (ministère du développe- ment durable). Alain Liger a été nommé secré- taire général du COMES – Comité pour les métaux stratégiques – en février 2013. Il est également membre du Conseil général de l’économie, de l’industrie, de l’énergie et des technologies.