Transition énergétique : des besoins en métaux qui inquiètent

Eoliennes, panneaux photovoltaïques, batteries ou voitures électriques nécessitent des métaux comme le lithium, le cobalt, le nickel ou des terres rares et des aimants permanents pour arriver à se passer d'énergies fossiles comme le pétrole et le charbon qui réchauffent la planète par leur combustion.

Les ministres européens de l'Industrie ont réfléchi mardi à Lens (Pas-de-Calais) aux modes d'approvisionnement futurs de l'Europe en métaux "critiques" de la transition énergétique, afin de réduire leur énorme dépendance et leur retard vis-à-vis de la Chine, qui investit sur ces secteurs depuis une vingtaine d'années.

Voici, secteur par secteur, leur utilisation, et les tentatives de substitution en cours pour essayer de diminuer leur consommation, telles qu'expliquées dans le rapport "sécuriser l'approvisionnement de l'industrie en matières premières minérales" présenté aux ministres, et dont l'AFP a obtenu copie partielle.

1 - Éoliennes:

Les éoliennes utilisent de l'aluminium, du cuivre, du plomb, du manganèse, du nickel. Elles ont aussi besoin de métaux plus rares, classés comme "critiques" par l'Union européenne comme le niobium, ou des terres rares pour fabriquer les aimants permanents de la turbine, comme le dysprosium (Dy), le neodynium et le praséodyme ajoutés à des alliages de fer, et du bore.

"Des recherches actives sont actuellement en cours pour concevoir des aimants sans terres rares pour les éoliennes à terre, mais pas sur les parcs offshore où le remplacement reste complexe", souligne le rapport de l'industriel Philippe Varin, présenté aux ministres européens.

L'Europe est autonome à 58% pour la conception, la fabrication et l'assemblage d'éoliennes (grâce au Danois Vestals et à l'allemand Siemens essentiellement), "sans compter les usines installées par des acteurs non européens comme General Electric en France".

Plus on remonte la chaîne de valeur, plus la dépendance européenne augmente vis-à-vis de l'Asie. La Chine à elle seule couvre 54% des besoins européens en matières premières pour les éoliennes, contre 1% pour l'UE.

2 - Panneaux photovoltaïques:

Le principe de base des panneaux solaires repose toujours sur du silicium, auquel on ajoute des alliages de terres rares pour doper les performances, comme le germanium, le gallium, l'indium, le molybdenum, le sélénium, le tellurium.

L'Europe est quasiment absente des différentes étapes de la chaîne de valeur, dépendant à 70% de la Chine pour l'assemblage, à 90% pour les cellules photovoltaïques, et à 53% pour les matières premières autres que le silicium. "L'arrivée de nouvelles technologies innovantes pourrait contribuer à faire émerger" des acteurs européens, souligne le rapport.

3 - Moteurs électriques:

Pour sortir du pétrole, les moteurs électriques, comme ceux des éoliennes, ont besoin d'aimants permanents pour convertir l'électricité en force motrice, et donc des alliages de terres rares (dysprosium, neodynium, praséodyme) ajoutés à des alliages de fer et à du bore.

L'Europe ne fournit que 1% des métaux bruts dont elle a besoin pour cela, alors que la Chine en procure 65% et 55% des métaux raffinés.

4 - Batteries électriques:

Les batteries Li-ion pour l'automobile utilisées en Europe sont produites à 66% en Chine (13% aux Etats-Unis, 13% dans les autres pays d'Asie et 8% dans le reste du monde). Elles reposent sur des anodes à base de graphite, des cathodes à base d'alliage de nickel, cobalt et manganèse ou aluminium, ainsi que du lithium.

Pour améliorer les performances (les échanges d'électrons), on ajoute d'autres métaux en très petite quantité comme le titane, le silicium ou le niobium.

L'énergie qu'une batterie est capable de stocker est directement conditionnée par la quantité de lithium que le matériau contenu dans l'électrode positive (cathode) est capable de contenir et d'échanger.

Les batteries devraient garder leur composition actuelle en nickel, cobalt, manganèse et lithium au moins jusqu'en 2030-35 étant donné les investissements énormes pour construire des usines. Ensuite, les prochaines générations devraient voir réduire leur teneur en cobalt au profit du nickel.

L'Union européenne qui commence tout juste à lancer ses premières giga-usines de batteries produit seulement 1% des métaux bruts dont elle a besoin, 8% des matériaux raffinés et 9% de ses électrodes.