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Union européenne : les enjeux stratégiques des terres rares, par Daniela Heimerl

[Union européenne : les enjeux stratégiques des terres rares, par Daniela Heimerl], pour plus d'information, consulter la description longue en dessous de cette illustration

Minerai de terre rare, avec un cent pour la comparaison de taille.
© Wikimedia Commons

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Mis à jour le 16/05/2018

Introduction

Depuis l’ordinateur jusqu’au véhicule, l’utilisation des terres rares entre dans la fabrication de nombreux produits technologiques. En raison de leur production concentrée et de ressources éparses, ces métaux présentent des risques liés non seulement à la géologie (épuisement de la ressource) mais également à la géopolitique (instrumentalisation d’une ressource critique) voire aux stratégies économiques des États et des entreprises. La Chine détient à présent un quasi-monopole en matière de terres rares, notamment en raison de ses investissements à l’étranger. Depuis 2008, au vu de l’importance stratégique de ces métaux pour l’industrie manufacturière de l’Union européenne (UE), la Commission européenne met en œuvre une série d’actions dans le cadre de l’initiative européenne « Matières premières » qui vise à garantir la sécurité, la durabilité et le coût abordable de leur approvisionnement.


Les terres rares, des métaux très convoités

Entrées dans l’usage commun depuis les années 1970, les terres rares sont à présent omniprésentes au sein des objets qui symbolisent le progrès technologique.

Elles forment un ensemble de 17 métaux dans le « tableau périodique des éléments » créé en 1869 par le chimiste Dmitri Mendeleïev(1). Il s’agit de 15 lanthanides (éléments chimiques dont le nombre atomique est compris entre 57 et 71) auxquels viennent s'ajouter : le scandium, de numéro atomique 21 et l'yttrium, de numéro atomique 39.

Les terres rares font partie du groupe des 45 métaux rares « qui se différencient des métaux industriels (fer, nickel, zinc, cuivre…) par une faible production (de l’ordre des kilotonnes contre les mégatonnes pour les métaux de base), un haut degré de technicité (sous-produit voire sous-sous-produit des industries minière et métallurgique), une valeur élevée (par rapport aux métaux industriels) accompagnée d’une volatilité extrême et une criticité considérable »(2). 

Très recherchées par les industriels, difficilement substituables et souvent indispensables notamment à la transition énergétique, les terres rares possèdent des propriétés uniques telles que

  • la légèreté et la résistance (scandium) ou encore le stockage d’énergie (thulium, prométhium, terbium) ;
  • les propriétés magnétiques (néodyme, dysprosium, samarium, praséodyme) ;
  • la résistance thermique (yttrium, cérium) ;
  • les propriétés optiques (pour les lasers, les verres spéciaux et la luminescence)(3).

Les métaux se situent au début des chaînes de valeur de l’industrie manufacturière européenne. Leurs propriétés exceptionnelles sont nécessaires dans les secteurs stratégiques de l’économie : la médecine notamment nucléaire (IRM, radiologie portable), l’automobile (voitures hybrides, électriques et demain voitures sans conducteur), l’aéronautique (ailes, électronique embarquée, moteurs), la défense (lasers, drones, guerre électronique, missiles guidés, lunettes de vision nocturne), les énergies renouvelables (aimants permanents des générateurs des éoliennes), le nucléaire (parois à capture neutronique des réacteurs nucléaires), les objets connectés à écran (tablettes, smartphones, ordinateurs…) tout comme la robotique et la domotique.(4)

Quelques exemples d’utilisation des terres rares

  • « Jusqu’à une tonne dans une éolienne

Les aimants permanents sont utilisés dans le fonctionnement des éoliennes. Pour une puissance d’un MW fournie par le générateur, il faut jusqu’à 600 kg d’aimants contenant 31% de terres rares. Une éolienne offshore pouvant atteindre 7 MW de puissance nécessite donc à elle seule plus d’une tonne de terres rares. Un développement massif de parcs éoliens en mer pourrait ainsi avoir une influence importante sur la demande.  Plusieurs industries de fabrication européenne situés en aval de la chaîne de la production ont délocalisé leurs activités en Chine afin de profiter de terres rares aux prix locaux. Le secteur de la fabrication d’aimants permanents a été particulièrement touché par ce mouvement de délocalisation.

  • Entre 0,5 et 3,5 kg pour fabriquer une voiture

Les aimants permanents jouent un rôle central dans l’industrie automobile car ils interviennent dans un grand nombre de fonctions dont certaines ont impérativement besoin de terres rares pour des raisons de fiabilité et de performances (direction et freinage par exemple). Celles-ci sont aussi utilisées dans les batteries et moteurs des véhicules hybrides et électriques, selon une fourchette allant de 1,2 kg à 3,5 kg en fonction des technologies. Enfin, on retrouve des terres rares légères dans les pots d’échappement comme catalyseurs.

  • 4,5 g dans chaque ordinateur

Sur les 500 g que pèse un disque dur d’ordinateur, l’aimant permanent en représente 15 g, lui-même étant constitué d’environ 4,5 g de terres rares : 4,2 g de néodyme et 0,3 g de dysprosium. »

Source : Bureau des recherches géologiques et minières, « Dossier enjeux des géosciences », janvier 2017.(PDF, 5 Mo).

Une rareté de nature industrielle

Contrairement à ce que laisse entendre leur dénomination, les terres rares sont relativement abondantes dans la croûte terrestre, plus que l'or ou l'argent. Leurs réserves sont estimés à 115 millions de tonnes pour une consommation annuelle de l’ordre de 150 à 200 000 tonnes.(5)

Au vue de quantités disponibles considérées comme faibles au vu de leur poids économique, la demande des terres rares ne cesse de croître, notamment en France, dans l’aéronautique, l’industrie automobile ou les technologies de l’information. Le montant  des importations de l’Union européenne révèle un taux de dépendance de 100 %(6).

Cette rareté pose problème du fait

  • de la concentration de la fourniture par un seul État qui peut en faire une arme géopolitique ;
  • de l’usage toujours croissant dans les industries technologiques ;
  • de la difficulté à ce jour de matériaux de substitution.

La Chine pèse d'un poids décisif en matière d'approvisionnement non seulement de terres rares mais aussi  de magnésium, de tungstène, d’antimoine, de gallium, de germanium, etc. De plus, Pékin ne s'impose que de faibles contraintes environnementales : la production des terres rares et leur exploitation nécessitant en effet des précautions particulières en termes de santé publique et d’environnement(7). 

Tableau récapitulatif des terres rares

Tableau récapitulatif des terres rares

Élément

Principaux usages (monde)

Consommation mondiale

Principaux producteurs (monde)

Commentaires

Scandium

Piles à combustible, alliages d'aluminium

10 à 15 t/an (USGS)

Chine, Kazakhstan, Russie, Ukraine

Pas de données fiables sur la production, car c'est un sous-produit de nombreuses autres exploitations minières (uranium, titane, etc.).

Risque de pénurie quasiment inexistant du fait de l'abondance des ressources (il n'est pas présent dans la liste européenne).

Yttrium

Phosphores (79%)

Céramiques (21 %)

7 500 t/an

Chine (99.9 %)

La quasi-totalité de la production est en Chine, mais les réserves mondiales non exploitées sont estimées à plus de 500 000 tonnes.

Lanthane

Craquage catalytique (26 %)

Batteries NiMH (nickel métal hydrure) (26 %)

31 500 t/an

Chine (87 %)

États-Unis (8 %)

 

Cérium

Polissage (36 %)

Métallurgie (19 %)

45 500 t/an

Chine (84 %)

États-Unis (8 %)

 

Praséodyme

Aimants (73 %)

4 900 t/an

Chine (90 %)

États-Unis (6 %)

 

Néodyme

Aimants (89 %)

20 000 t/an

Chine (91 %)

États-Unis (4 %)

 

Samarium

Aimants (97 %)

500 t/an

Chine (93 %)

La production est très supérieure à la demande, donc aucune tension n'est prévisible malgré une utilisation en forte hausse.

Europium

Phosphores (96 %)

425 t/an

Chine (93 %)

Australie (4 %)

 

Gadolinium

Aimants (35 %)

Métallurgie (28 %)

Phosphores (23 %)

1 000 t/an

Chine (97 %)

La demande pourrait exploser selon les progrès de la réfrigération magnétique.

Terbium

Phosphores (71 %)

Aimants (24 %)

290 t/an

Chine (98 %)

 

Dysprosium

Aimants (98 %)

845 t/an

Chine (99 %)

Très cher, c'est le facteur principal du coût de fabrication des aimants permanents qui l'utilisent.

La recherche a permis de diminuer son utilisation mais pas de le substituer à performances équivalentes.

Erbium

Verres (72 %)

Phosphores (25 %)

540 t/an

Chine (99 %)

 

Holmium + Thulium + Ytterbium + lutécium

Trop petit marché, pas de données précises

75 t/an

Chine (98 %)

La production est très supérieure à la demande et la plupart des usages permettent la substitution.

La Chine, leader du marché mondial des terres rares

La Chine, à la fois gros producteur et gros consommateur de métaux critiques, détient 44 % des réserves, 88 % de l’offre et 58 % de la demande pour les seules terres rares(8). Le Brésil, l’Australie, les États-Unis ou l’Inde … sont des acteurs mineurs sur ce marché. Ce quasi-monopole ne découle pas que de la concentration des ressources dans le sous-sol chinois mais également d’un désintérêt des pouvoirs publics en Europe, en France voire aux États-Unis comme dans les autres pays de l’OCDE.

Au début des années 1960 et jusqu’au milieu des années 1980, les États-Unis ont constitué le premier producteur de terres rares au monde. La Chine a opéré une refonte  de sa stratégie des terres rares en 1986 de long terme. Dans le courant des années 1990, sa production massive à bas prix a asphyxie le marché mondial. Molycorp, le géant américain des terres rares a fermé la mine californienne de Mountain Pass en 2002.  

Le « choc des terres rares »

À la veille du « choc des terres rares », la Chine détenait 97 % de la production mondiale de ces métaux. Entre 2009 et 2010, elle a  instauré des quotas d'exportation. Cette décision a créé un choc psychologique ; les industriels consommateurs, inquiets que les quotas chinois ne provoquent une pénurie, ont opéré des achats de précaution bien au-delà de leurs besoins à court terme. Ce sur-stockage a raréfié l'offre et accéléré la hausse des prix jusqu'à des plafonds historiques (augmentation des prix de plus de 2 000 % pour certains éléments de terres rares en 2011).

Puis, les prix se sont effondrés. Si les effets de ce choc ont été temporaires en termes de diversification des sources d'approvisionnement, ils demeurent importants en termes de prise de conscience de l'évolution des rapports de force.

Malgré une plainte déposée à l’Organe de règlement des différends (composante de l’Organisation mondiale du commerce) par les États-Unis, le Japon et l’Union européenne en 2012, la Chine demeure le grand maître du marché de ces métaux stratégiques. Elle a supprimé la politique de quotas pour la remplacer par un système de licences accordées à des entreprises partenaires triées sur le volet.

Sa stratégie s'avère efficace : pratiquer des prix bas imbattables sur le marché pour éliminer la concurrence, forcer l’implantation des sociétés étrangères sur le sol chinois afin d’acquérir de nouvelles technologies et maîtriser ainsi l’ensemble de la chaîne de valeur industrielle. Comme l’affirme le chercheur Gilles Lepesant, « le risque (…) est que l’UE échoue à acquérir les technologies et le savoir-faire nécessaires à la transition énergétique, et que son choix d’avoir soutenu avec ambition la demande sur son marché ne bénéficie » au final à l’offre chinoise (…). Dans ce contexte, l’UE dispose de différentes options. Elles vont de l’exploration de nouvelles zones minières à la constitution de filières de recyclage en passant par l’emploi de matériaux de substitution »(9).

Quelle politique européenne en matière de terres rares ?

Que ce soit dans le domaine de la mine, de la métallurgie, de la science des matériaux, bien des pays occidentaux ont perdu des compétences stratégiques depuis les années 1960. Qui plus est, concernant la question des brevets, la propriété intellectuelle est à présent verrouillée à la fois par la Chine mais aussi par le Japon(10).

Au sein de l’Union, une prise de conscience a eu lieu à partir de 2008 avec le lancement de l’initiative « Matières premières » de la Commission européenne et d'une série d’actions dont le projet  EuRARE  (2013-2017) par exemple dans lequel ont été impliqués le BRGM (Bureau de recherches géologiques et minières) ainsi que 22 autres partenaires. Un groupe d’expertise sur les métaux rares ERECON mandaté par la Commission européenne, a été chargé de définir une politique garantissant l’approvisionnement en terres et métaux rares à l’échelle européenne. Il a rendu son rapport en octobre 2014(11).

L’Union européenne et les matières critiques

Une liste des matières premières critiques (celles revêtant un risque élevé de pénurie et une grande importance économique pour l’UE) est régulièrement publiée et mise à jour (la dernière en septembre 2017) et constitue l’élément central de l’initiative « Matières premières ». Inventoriant celles dont la fiabilité de l'accès constitue un enjeu majeur pour les industriels, cette liste permet d'établir les mesures commerciales, industrielles et d’innovation destinées à renforcer la compétitivité de l’industrie conformément à la nouvelle stratégie industrielle pour l’Europe (2017) de la Commission.

Cette liste :

  • cerne les besoins en investissements, pour à terme réduire la dépendance de l’Europe vis-à-vis des importations de matières premières ;
  • oriente le soutien à l’innovation dans le domaine de l’approvisionnement en matières premières, au titre du programme de l’Union pour la recherche et l’innovation dit « Horizon 2020 »;
  • attire l’attention sur l’importance des matières premières critiques pour la transition vers une économie sobre en carbone, efficace dans l’utilisation des ressources et plus circulaire.

La liste doit aider à stimuler la production de matières premières critiques en renforçant les activités de recyclage et, le cas échéant, faciliter le lancement de nouvelles activités minières en Europe. La Commission s'appuie sur cette liste lorsqu'elle négocie les accords commerciaux, conteste des mesures de distorsion des échanges, met au point les activités de recherche et d’innovation voire met en œuvre le programme de développement durable à l’horizon 2030.

La liste de septembre 2017 contient un catalogue actualisé de vingt-sept matières premières qui ont été jugées critiques pour l’UE. Les terres rares lourdes et les terres rares légères y sont évaluées individuellement mais figurent de façon regroupée dans la liste de criticité de manière à permettre la comparaison avec l’évaluation précédente(11).

La recherche de gisements exploitables en Europe a abouti à la découverte de quelques sites dans les pays nordiques (Suède notamment). Le BRGM considère le sous-sol européen, « comme un stock potentiel, en prenant en compte l'Europe continentale (y compris l'ensemble du bouclier scandinave qui comprend la Péninsule de Kola en Russie) mais également le Groënland qui est rattaché au Danemark"(12).

Au Groënland, le projet Kvanefjield, deuxième gisement mondial de terres rares, est à présent la plus importante réalisation à l'étude.(13) Il nourrit les rêves d’autonomie de la région autonome du Groënland, dépendante de la subvention danoise à la hauteur de la moitié de son budget. Les tenants d’une production accrue de terres rares hors de Chine ont vue avec dépit le chinois Shenghe s'associer à la minière australienne qui exploite la mine de Kvanefjeld, en acquérant 12,5 % des parts.

Ceci étant, l’ouverture de nouvelles mines n'est peut-être pas une réponse suffisante à la croissance de la demande en matériaux critiques.

Les autres options (rechercher de solutions de substitution, réduire la quantité de matériaux critiques dans les produits et installations) s’avèrent  compliquées, la substitution obligeant le plus souvent de repenser totalement les produits. Depuis 2011, en Europe et en France, des progrès ont néanmoins été faits dans le domaine des politiques de substitution de technologies par les constructeurs : technologies de moteurs à bobines de cuivre ou aimants à induction pour les éoliennes (Enercon) et les véhicules à moteurs (Renault).

Le développement de procédés industriels de recyclage se poursuit également. Néanmoins, leur rentabilité économique pose question. En Europe comme à l’échelle mondiale, si les quantités de terres rares recyclées ont probablement augmenté (il n’existe pas de chiffres fiables), la contribution aux besoins totaux est toujours loin d’être significative, a fortiori dans un contexte de forte croissance de la demande(14).

Notes :

(1) Ce tableau regroupe tous les éléments chimiques connus, classés en fonction de leur nombre de protons ou de leur numéro atomique.
(2)  Rémy Sabathié, « Terres rares : quelle stratégie française ? »,  (PDF,81 Ko) IRIS, 2 mars 2016.
(3) Futara sciences, « Terres rares : Introduction », 6 août 2010.
(4) Rémy Sabathié art.cit.
(5) Gilles Lepesant, « La transition énergétique face au défi des métaux critiques », Études de l’IRIS, janvier 2018, p. 22.
(6) Communication de la Commission au Parlement européen, au Conseil, au Conseil des régions et au Comité économique et social relative à la liste 2017 des matières premières critiques pour l’UE, Bruxelles, le 13 septembre 2017.
(7) « Les enjeux stratégiques des terres rares et des matières premières stratégiques et critiques », Rapport n°617 de Patrick Hetzel et de Delphine Bataille fait au nom l'Office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques, déposé le 19 mai 2016.
(8) Gilles Lepesant art. cit. p. 21.
(9) Ibid p.33
(10) Le Japon est le deuxième consommateur mondial de terres rares et le deuxième producteur d’aimants permanents, mais loin derrière la Chine. Le modèle développé  depuis 2011 pour s’affranchir de sa dépendance à l’égard de la Chine, est intéressant à plusieurs égards. D’abord, les acteurs japonais compensent la pression sur le marché par le contrôle des brevets. Ensuite, la JOGMEC (Japan Oil, Gas and Metals National Corporation), institution publique dotée de capacités financières importantes, soutient financièrement les entreprises nationales à l’étranger. Troisièmement, les filières de recyclage se sont mises en place très tôt dans ce pays.
(11) « Report on Critical Raw Materials for the EU. (PDF 2,11 Mo) Report of the Ad hoc Working Group on Defining Critical Raw Materials, mai 2014».
(12) Sophie Fabrégat, « Terres rares : les défis à relever pour éviter la pénurie », 29 juillet 2015.
(13) Gaétan Lefebvre, « Sursaut sur le marché des Terres Rares en 2017 », minéral info, 20 octobre 2017.
(14) Communication de la Commission au Parlement européen, au Conseil, au Conseil des régions et au Comité économique et social art.cit.

Daniela Heimerl est analyste-rédactrice à la rédaction Web, Direction de l'information légale et administrative (DILA).

Pour citer cet article : Daniela Heimerl, « Union européenne : les enjeux stratégiques des terres rares », P@ges Europe, 9 mai 2018 – La Documentation française © DILA.

 

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