Written by 11:33 am Environnement & RSE, Le monde de l'énergie

Les métaux et les terres rares, l’autre défi de la transition énergétique

D’ici 2030, l’Union européenne pourrait voir sa transition énergétique ralentie. À cet horizon, estime un rapport publié par l’association européenne des métaux Eurométaux, plusieurs matériaux indispensables à la production croissante de véhicules électriques et de leurs batteries, d’éoliennes et de panneaux solaires risquent de faire l’objet d’une pénurie mondiale. Pour faire face à cette future pénurie et atteindre son objectif de neutralité carbone d’ici 2050, l’Europe doit rapidement organiser son approvisionnement. Cela passera principalement par le recyclage.

Scandium, yttrium et les quinze lanthanides (néodyne, praséodyne, erbium, …) : ces noms ne vous disent peut-être rien. Pourtant, tout comme le lithium, le cuivre, le zinc, le nickel, le cobalt, le silicium et l’aluminium, ils participent au développement des technologies de la transition énergétique. Ils en sont même des éléments incontournables de par leurs multiples propriétés, qu’elles soient thermiques, électriques ou magnétiques. On regroupe communément ces 17 métaux sous le nom de terres rares. Or, tout comme les autres métaux précités, leur demande va exploser d’ici 2050 : jusqu’à 26 fois plus pour certaines d’entre elles comme le dysprosium contre 35 fois plus pour le lithium et trois fois plus pour le cobalt.

Mais ces terres rares le sont-elles vraiment ? Dans l’absolu non. Elles sont même présentes en abondance sur le sol européen, notamment en Grèce, en Finlande et en Suède. Le problème est qu’elles sont difficiles à exploiter et isoler chimiquement et que le nombre de gisements rentables économiquement est relativement réduit. Se posent également des questions environnementales liées à leur extraction comme c’est le cas également pour d’autres métaux comme le silicium et le lithium.

Des technologies moins gourmandes en métaux

Pour s’affranchir de toutes ces difficultés liées à la fois à l’approvisionnement et à l’impact environnemental de tous ces métaux, des solutions technologiques se mettent en place. Ainsi, dans le photovoltaïque, plusieurs améliorations ont vu le jour comme la diminution de l’épaisseur des plaquettes de silicium, la suppression des cadres en aluminium et la mise au point de cellules photovoltaïques de nouvelle génération à base de pérovskites, des minéraux à structure cristalline et principalement composés d’oxydes de calcium et de titane[1]. De nouvelles technologies émergent également dans les batteries. Moins coûteuses et moins polluantes à fabriquer, elles ont une durée de vie plus longue et une plus grande densité énergétique. C’est le cas notamment pour les batteries tout-solides où l’électrolyte liquide est remplacé par un composé inorganique solide comme un oxyde, un sulfure ou un polymère qui permet la diffusion des ions lithium. On peut également citer les batteries à flux qui stockent l’électricité et la génèrent par oxydoréduction.  

Des capacités de recyclage étendues

Une autre piste pour limiter les besoins en matières premières est d’étendre encore plus les capacités de recyclage. Contrairement aux combustibles fossiles, les métaux sont en effet réutilisables.

Aujourd’hui, 40 à 55% de l’aluminium, du cuivre et du zinc utilisés en Europe proviennent déjà du recyclage. Près de 95% de la masse d’une éolienne sont recyclables, y compris les fondations. Quant aux 5% restants – essentiellement les résines des pales et les aimants permanents -, des technologies commencent à émerger pour améliorer leur recyclage. Dans le futur, les pales pourront aussi être en fibres de carbone entièrement recyclables et les aimants permanents développés sans terres rares. Les panneaux solaires sont également recyclables à près de 95%, les matériaux étant isolés et redirigés vers d’autres applications.

En parallèle, de nombreux projets pilotes existent pour optimiser la récupération de métaux comme le lithium et le silicium, l’objectif étant de pouvoir les réintroduire dans la production de batteries de véhicules électriques pour l’un et de panneaux solaires pour l’autre et ainsi fermer la boucle de recyclage.

Il n’est pas trop tard, mais… D’ici à 2050, le recyclage pourrait couvrir à lui seul 40 à 75% des besoins et le reste pourrait être compensé par une production locale à hauteur de 5 à 55%, estime le rapport publié par Eurométaux en collaboration avec les chercheurs de la Katholieke Universiteit Leuven (Belgique). Mais pour atteindre ces objectifs, il faudrait que l’Europe investisse dans des infrastructures, relève ses taux de recyclage obligatoire et construise ses propres chaînes d’approvisionnement, et ce le plus rapidement possible. Le temps presse. Au fur et à mesure que les années passent, les marges de manœuvre se réduisent et 2030 approche à grands pas.

[1] Voir notre article « La pérovskite : bientôt une place au soleil pour ce matériau miracle ».

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Last modified: November 28, 2022

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