Il est souvent question de la transition énergétique dans les nouvelles depuis quelques mois. Que ce soient pour les voitures électriques, leurs batteries ou les usines pour les fabriquer, les informations nous annoncent des investissements massifs.
D’autre part, la production d’électricité requise pour alimenter ces véhicules devra augmenter au Québec. Il est alors question d’ajouts de vastes parcs d’éoliennes ou de la construction de nouveaux barrages.
Il y a donc une recrudescence de projets requérant des matières premières extraites du sol, c’est-à-dire des minéraux critiques. Ces derniers font partie de tous les objets technologiques, qu’il s’agisse d’un nouvel ordinateur et d’une voiture électrique.
Ressources essentielles des siècles d’antan
Notre époque actuelle puise ses racines dans la révolution industrielle des 18e et 19e siècles. L’arrivée de la machine à vapeur correspond avec l’exploitation des mines de charbon. Plus tard, cette source d’énergie fossile fut remplacée par l’utilisation du pétrole.
Le 20e siècle a été caractérisé par l’extraction massive de ces ressources. Il faut mentionner que le contrôle des matières premières de toutes sortes a constitué une des raisons principales ayant contribué au déclenchement de la Première Guerre mondiale et de la Seconde Guerre mondiale.
Ressources de remplacement au 21e siècle
Comme l’énergie fossile est une ressource non renouvelable, plusieurs personnes se sont inquiétées pour son remplacement éventuel. Par exemple, les réacteurs nucléaires semblaient fort prometteurs avant que des désastres ne surviennent à Tchernobyl et à Fukushima. Il faut dire que la gestion des déchets nucléaires est loin d’être simple.
L’énergie solaire et la captation de la puissance du vent par les éoliennes ont vu leur popularité augmenter dans les dernières décennies. Au Québec, nous sommes particulièrement choyés par l’électricité que nous pouvons tirer de nos centrales hydroélectriques.
Panneaux solaires, éoliennes et ressources hydroélectriques produisent donc de l’énergie durable, dite verte. Toutefois, tous ces équipements ont aussi en commun l’utilisation de matières premières disponibles seulement en quantités limitées.
Définition de minéraux critiques
Le Gouvernement du Canada donne la définition suivante :
« Les minéraux critiques sont le fondement sur lequel repose la technologie moderne. Ils sont utilisés dans une large gamme de produits essentiels, des téléphones mobiles aux panneaux solaires en passant par les batteries de véhicules électriques, les appareils médicaux et les applications de défense. »
Vous trouverez, au tableau 1 à la fin de cet article, une liste de minéraux critiques telle que définie par les gouvernements canadien et américain.
Définition des terres rares
L’Institut international du développement durable définit les éléments de terres rares (ETR) comme suit :
« Il s’agit d’un ensemble de 17 éléments métalliques considérés comme critiques en raison de leurs propriétés. Selon leur nombre atomique, il existe deux groupes d’éléments de terres rares : les ETR lourds (9 éléments) et les ETR légers (8 éléments).
(…)
Contrairement à ce que le terme pourrait laisser entendre, les ETR, en fait, ne sont pas rares. Ils sont relativement abondants et assez couramment présents dans la croûte terrestre. Ce qui rend ces matériaux rares, c’est qu’ils sont très difficiles à extraire et que les procédés pour les traiter sont complexes. »
Les terres rares constituent donc un sous-ensemble des minéraux critiques mentionnés à la section précédente.
Utilisation des minéraux critiques et des terres rares
Selon l’Agence internationale de l’énergie, un véhicule électrique requiert six fois plus de minéraux critiques qu’une voiture à essence.
Dans les trois figures suivantes tirées d’une publication de l’International Institute for Sustainable Development, vous retrouverez les minéraux critiques présents dans un véhicule électrique, un ordinateur et pour les énergies renouvelables.
Le contrôle de ces minéraux critiques est une source de tension internationale. Selon le journal Le Monde, « la Chine raffine deux tiers du lithium mondial – composant principal des batteries lithium-ion – et fabrique 80 % de ces batteries. »
Tout comme la main mise sur le charbon et le pétrole a été un des facteurs des conflits majeurs du 20e siècle, la domination dans le domaine des minéraux critiques et de leurs dérivés va devenir une source d’affrontements importants au 21e siècle.
Ruée minière
Celia Izoard a publié en 2024 son livre intitulé La Ruée minière au XXIe siècle: Enquête sur les métaux à l’ère de la transition. Elle y mentionne que :
« En seulement vingt ans, les volumes de métaux extraits dans le monde ont doublé.
(…)
D’ici à 2050, on estime que, pour respecter les Accords de Paris selon les scénarios économiques dominants, il faudrait produire (pour la transition et les autres usages) au moins cinq à dix fois plus de métaux qu’aujourd’hui. En d’autres termes, comme le souligne le géologue Olivier Vidal, on s’apprête à extraire en trente ans autant de métaux qu’on en a extraits depuis le début de l’histoire humaine. »
La figure suivante illustre la localisation des mines, des usines de fusion, des affineries et des projets avancés de minéraux critiques au Canada.
Cliquez sur l’image pour l’agrandir
Il est possible de constater qu’il y a beaucoup plus de mines à venir (ronds bleus) que d’exploitations existantes (carrés verts). Le paysage va changer.
Autres considérations
Outre la multiplication des sites miniers, il faut aussi mentionner d’autres impacts environnementaux.
- Les mines utilisent souvent de gros équipements lourds consommant de grandes quantités de pétrole, même si une tendance vers l’électrification commence à se dessiner.
- Le traitement des minerais exige de très grandes quantités d’eau et les boues produites se retrouvent dans des étangs contenant des produits toxiques.
- Le Canada est un pays riche avec des normes environnementales et sociales régies par des organismes gouvernementaux sérieux. Il en est tout autrement dans certains pays où l’environnement est saccagé et que le travail des enfants est utilisé dans des conditions exécrables.
Conclusion
Le but de cet article n’est pas de vous rendre la vie misérable si vous songez à faire l’acquisition d’une voiture électrique ou à remplacer votre vieil ordinateur.
Il s’agit toutefois de prendre conscience que les produits technologiques exigent énormément de ressources provenant de la planète. Cette facette est plutôt occultée, même par nos gouvernements. Ces derniers la font passer derrière la supposée nécessité de la croissance économique.
Nos gestes ont des effets sur l’environnement global et il faudra tôt ou tard en assumer les conséquences.
Remerciements
Je tiens à remercier M. Raymond Morel, géologue, qui m’a recommandé le livre de Celia Izoard cité plus haut.
Richard Gervais
Tableau 1. Liste* des minéraux critiques
Informations complémentaires
- Dans la première colonne, le nom du minéral est mentionné avec un hyperlien vers Wikipédia. Lorsque le nom est en caractères gras, c’est que ce minéral a une incidence sur les équipements informatiques. Le silicium et le lithium sont bien connus, mais ce n’est pas le cas de l’indium ou de l’ytterbium.
- La deuxième colonne fournit le symbole chimique de l’élément ainsi que son numéro atomique dans le tableau périodique. S’il s’agit d’un composé, la formule chimique est donnée. Selon la couleur d’arrière-plan de la cellule, il s’agira d’un élément de terre rare, lourd ou léger, selon la définition donnée dans le texte principal.
- La troisième colonne énumère des exemples de l’utilisation du minéral en question.
| Nom | Symbole ou formule | Utilisations |
| Aluminium ** | 13Al | tous les secteurs |
| Antimoine ** | 51Sb | batteries plomb-acide et retardateurs de flamme |
| Arsenic | 33As | semi-conducteurs et pesticides/fongicides |
| Barytine | BaSO4 | production d’hydrocarbures |
| Béryllium | 4Be | alliages pour l’aérospatiale et la défense |
| Bismuth ** | 83Bi | applications médicales et recherche atomique |
| Cérium | 58Ce | pots catalytiques, industrie verrière, métallurgie |
| Césium ** | 55Cs | boues de forage d’hydrocarbures, chimie organique et recherche |
| Chrome ** | 24Cr | principalement dans les aciers inoxydables et autres alliages |
| Cobalt ** | 27Co | batteries rechargeables et superalliages |
| Cuivre ** | 29Cu | excellent conducteur électrique |
| Dysprosium | 66Dy | aimants permanents, stockage de données et lasers |
| Erbium | 68Er | fibre optique, amplification optique, lasers, colorants des verres et de la céramique |
| Étain ** | 50Sn | assemblage des métaux, chimie et batteries |
| Europium | 63Eu | tubes cathodiques, résonance magnétique nucléaire et barres de contrôle des centrales nucléaires |
| Fer ** (haute pureté) |
26Fe | essentiel à fabrication de l’acier vert et à la décarbonisation |
| Fluor | 9F | production d’aluminium, de ciment, de gazole et en chimie |
| Fluorine ** | CaF2 | aluminium, ciment, acier, essence et composés fluorés |
| Gadolinium | 64Gd | imagerie médicale, aimants permanents et production d’acier |
| Gallium ** | 31Ga | puces électroniques et DEL |
| Germanium ** | 32Ge | fibre optique et systèmes de vision nocturne |
| Graphite ** | 12C | batteries, lubrifiants et piles à combustible |
| Hafnium | 72Hf | barres de contrôle des centrales nucléaires, alliages et céramique à haute température |
| Hélium ** | 2He | fabrication de puces électroniques et de fibre optique, disques durs, fluide pour réacteurs nucléaires et supraconductivité |
| Holmium | 67Ho | aimants permanents, barres de contrôle des centrales nucléaires et lasers |
| Indium ** | 49In | écrans à cristaux liquides |
| Iridium | 77Ir | catalyseur en chimie et revêtement dans les procédés électrochimiques |
| Lanthane | 57La | production des catalyseurs, verrerie et céramique, métallurgie et certaines batteries |
| Lithium ** | 3Li | batteries, lubrifiant, métallurgie, utilisation médicale |
| Lutécium | 71Lu | imagerie médicale, électronique et certaines thérapies contre le cancer |
| Magnésium ** | 12Mg | alliage et métallurgie |
| Manganèse ** | 25Mn | production d’acier et de batteries |
| Molybdène ** | 42Mo | fabrication de puces électroniques, métallurgie, catalyseur, lubrifiant, tube à rayons X |
| Néodyme | 60Nd | aimants permanents, lasers et production de caoutchouc |
| Nickel ** | 28Ni | acier inoxydable, superalliages et batteries |
| Niobium ** | 41Nb | acier et superalliages |
| Palladium | 46Pd | pots catalytiques et électronique |
| Phosphore ** | 15P | batteries et la sécurité alimentaire |
| Platine ** | 78Pt | pots catalytiques, pour la médecine et les contacteurs électriques |
| Potasse ** | KCl | engrais et sécurité alimentaire |
| Praséodyme | 59Pr | aimants permanents, batteries, aérospatiale, colorants |
| Rhodium | 45Rh | pots catalytiques, composants électriques |
| Rubidium | 37Rb | électronique |
| Ruthénium | 44Ru | catalyseur, contacteurs électriques et résistances des puces électroniques |
| Samarium | 62Sm | aimants permanents, centrales nucléaires et certains traitements médicaux |
| Scandium ** | 21Sc | alliages, céramiques et piles à combustible |
| Silicium ** (métal) |
14Si | semi-conducteurs et puces informatiques |
| Tantale ** | 73Ta | composants électroniques et superalliages |
| Tellure ** | 52Te | certains panneaux photovoltaïques, thermoélectricité et métallurgie |
| Terbium | 65Tb | aimants permanents, fibre optique, lasers |
| Thulium | 69Tm | certains alliages et lasers |
| Titane ** | 22Ti | alliages en aéronautique/aérospatiale et agent blanchissant dans nombreux secteurs |
| Tungstène ** | 74W | outils de coupe, superalliages et armement |
| Uranium ** | 92U | médecine nucléaire, réacteur nucléaire, armement |
| Vanadium ** | 23V | alliages de fer et d’acier |
| Ytterbium | 70Yb | catalyseur, lasers, métallurgie et informatique quantique |
| Yttrium | 39Y | lasers, DEL, téléviseurs et matériaux supraconducteurs |
| Zinc ** | 30Zn | principalement en métallurgie pour produire de l’acier galvanisé |
| Zirconium | 40Zr | industrie nucléaire, industrie chimique et alliages de l’aéronautique |
Légende pour la deuxième colonne
| Élément de terre rare léger |
| Élément de terre rare lourd |
Notes
* Adapté de Izoard, Celia (2024). La Ruée minière au XXIe siècle: Enquête sur les métaux à l’ère de la transition, pp. 308-309, Seuil, Édition du Kindle.
** Les noms de minéraux suivis d’un double astérisque proviennent du site Web du Gouvernement du Canada mis à jour en 2024, Les minéraux critiques du Canada.
Les minéraux dont les noms ne sont pas suivis d’un double astérisque sont énumérés sur le site Web du United States Geological Survey (USGS), 2022 List of Critical Minerals.
Les nanomatériaux peuvent nous aider à réduire notre dépendance envers certains minéraux critiques et terres rares. J’ai posé essentiellement cette question à Copilot, l’intelligence artificielle de Microsoft, et voici ce qu’elle m’a répondu ->
Les nanomatériaux offrent des solutions prometteuses pour remplacer certains minéraux critiques et terres rares. Voici quelques exemples :
Graphène : Ce nanomatériau peut remplacer le graphite dans les batteries et les supercondensateurs, offrant une meilleure conductivité et une durée de vie plus longue1.
Nanotubes de carbone : Utilisés comme alternative au cuivre dans les câbles et les composants électroniques, ils offrent une conductivité électrique supérieure et une meilleure résistance1.
Nanoparticules de fer : Elles peuvent remplacer certains catalyseurs à base de platine dans les piles à combustible, réduisant ainsi les coûts2.
Nanoparticules de céramique : Utilisées dans les aimants, elles peuvent remplacer certains éléments des terres rares comme le néodyme2.
Ces innovations montrent comment les nanomatériaux peuvent contribuer à réduire notre dépendance aux minéraux critiques et aux terres rares, tout en améliorant les performances des technologies actuelles.
Source : conversation avec Copilot, 2024-08-05
N.B.: Copilot indique ses sources, mais il m’est impossible (ou difficile?) de les copier ici.
Merci grandement!
Article très bien construit et bien amené, infos Bcp de réflexions à faire!! Notre plan?te a des limites! Comment faire pour protéger ses réserves dans ce monde moderne!
Merci encore pour la recherche et la pertinence de vos propos!
Merci pour votre commentaire.
Merci de ce bel article et de ta recherche profonde d’information primordiale.
Rejean Daigle
Merci, Réjean.
Excellent article documenté Richard.
Effectivement, nous ne réalisons pas la quantité, la variété des métaux et leur rareté sur le globe. Il y a un moment que je suis ce dossier pour réaliser que les énergies dites renouvelables, sont davantage un leurre qu’une réelle voie hors énergie fossile.
Par ailleurs, concernant le secteur minier, je vous recommande chaudement cette conférence de l’ingénieure minier et spécialiste des impactes environementaux, Aurore Stéphant. À écouter avec attention.
En bref, les mines sont déjà à la limite du possible, nous utilisons presqu’entièrement le tableau périodique dans un cellulaire! Ceci et bien d’autres choses. Elle a fait plusieurs conférences, mais en voici une de 46 minutes:
https://www.youtube.com/watch?v=i8RMX8ODWQs&t=1s
Merci, Daniel.
Je ne suis pas contre l’électrification et l’arrivée des technologies pour diminuer la consommation d’hydrocarbures.
Ce qui est insoutenable, c’est la croissance économique à l’infini sur une planète aux ressources limitées.
Merci Richard pour cet article. Nous avons tous intérêt à connaître ce que les nouvelles technologies exigent de notre Mère Nature et d’en connaître les impacts potentiels sur l’environnement.
Totalement d’accord.
Un article très intéressant et éducatif. Merci d’avoir partagé vos connaissances avec le club.
Merci!
Article très pertinent et d’actualité.
L’Énergie la moins coûteuse et dommageable restera toujours celle qui n’aura pas été utilisée
Bien dit, Daniel
Tout à fait d’accord.
Merci Richard, ton article est très informatif ! De plus il porte à la réflexion.
Oui en effet, il faut différencier entre terres rares et produits rares. Il y a des éléments rares à trouver sur la planète et ces éléments sont tous complexes à extraire.
Par exemple, l’uranium est un des plus abondants dans la croûte terrestre (beaucoup plus abondant que l’or). L’uranium est donc partout en infime quantité dans la roche, le sol, l’eau et notre corps ! Le problème est de trouver des terres où il y a concentration. Et son extraction est difficile, coûteuse et énergivore !
L’aluminium, 3e élément le plus abondant après l’oxygène et le silicium, est retrouvé dans le minerai de bauxite. La production de l’aluminium est extrêmement énergivore (énergie durable ou non) !
Qui a besoin de de tous ces éléments et terres rares ? Réponse super facile: les humains car les rainettes, les caribou et les ours et les singes n’en ont aucun besoin. Aucun paradoxe ici !
En 2024, nous sommes quelques 8 milliards d’humains à polluer pour se reproduire et tenter de se perpétuer !!! L’année où je suis né, la population mondiale était d’environ 2.5 milliards. En 1943, la notion de durabilité n’était même pas dans les pensées et les besoins beaucoup plus primaire !
La population des humains va finir par plafonner pour diverses raisons. Toutefois, la qualité de vie des plus pauvres d’entre eux ne sera pas agréable, malheureusement.
Un grand merci pour cet article qui vient à point en ces temps de surconsommation alors que Microsoft nous pousse à changer d’ordinateur, constitué de métaux précieux, alors que ce dernier fonctionne encore parfaitement.
Il serait intéressant d’échanger au sujet des options disponibles pour briser ce cycle d’exploitation à outrance des ressources de la planète. Je pense a des systèmes d’exploitation autres que Windows.
Bonne idée, Gérard.
Je possède des ordinateurs et des calculatrices d’une quarantaine d’années qui fonctionnent encore bien.
Il n’y a pas seulement dans l’habillement que l’effet de la mode se fait sentir.
Féliciations Richard.
Merci, Céline.
Merci M. Gervais de favoriser/raviver/amplifier notre prise de conscience sur nos objets de consommation (électroniques et autres).
Comme Mme Dion, j’apprécie qu’il y ait davantage de ressources maintenant pour la réparation de nos appareils. J’epère qu’elles augmenteront dans les prochaines années.
Merci!
Très intéressant. Merci!
Merci!
Merci Richard.
Heureusement qu’il y a de plus en plus de ressources pour faire réparer tous ces appareils qui requierent ces minéraux
(https://www.equiterre.org/fr/ressources/ressources-pour-pratiquer-la-reparation).
Ma contribution à cet article est mineure, j’ai recommandé un livre à Richard. Il a su en digérer le propos et à vous le présenter d’une manière claire et complète.
Il est paradoxal que nous mettions de l’avant l’industrie minière dont le pétrole est une sous-catégorie, pour contrer les changements climatiques. Cette industrie est géopolitiquement délinquante, sa production est non renouvelable et désespérément perturbante, ses considérations écologiques se limitent à de vagues vœux pieux dans un rapport annuel, et son déficit de considérations sociables est notoire (ex. les diamants de sang africains).
Nos seuls choix pour l’avenir seraient-ils de remplacer une source de pollution par une autre: regarder nos forêts brûler ou voir nos paysages se “désertifier”?
Raymond Morel
Merci, Raymond.
Merci pour la richesse informative de cet article.
Je n’ose penser combien d’heures de lecture et de rédaction il vous a fallu pour réaliser ce travail.
Comme disait Kim Thuy: « Même s’il n’y a qu’un mot qui vous reste d’un livre, ce livre a sa raison d’être ».
Dans votre cas, monsieur Gervais, que votre article soit lu par quelques-uns ou quelques dizaines, soyez-en très fier. Il a grandement servi et atteint son but éducatif.
Merci pour vos bons mots.