On les appelle terres rares, mais… ce ne sont pas des terres et elles ne sont pas rares du tout ! En fait, bien que le commun des mortels, voire bien des gens d’affaires aussi ignorent à peu près tout du sujet, il ne se passe probablement pas une journée sans que vous soyez en contact avec l’un ou l’autre de ces métaux appelés terres rares. Oui… Les terres rares: des minéraux méconnus, et pourtant si courants !
Toute une section spéciale est en fait dédiée à cette famille de métaux du tableau périodique de vos illustres cours de chimie de la petite école: les lanthanides (15 éléments).
Aussi abondantes que le cuivre, le nickel, le zinc ou le plomb, plus abondantes certes que l’or, l’argent, le platine ou le palladium, les terres rares constituent une famille homogène d’éléments chimiques. Au final, les terres rares regroupent 17 éléments chimiques relativement abondants dans la croûte terrestre: les lanthanides (15 éléments), auxquels s’ajoutent le scandium et l’yttrium.
Il est aussi bon de savoir qu’on les divise habituellement en deux groupes, soit les terres rares « légères » et les terres rares « lourdes ». Une division ici basée sur la configuration des électrons.
Si leurs caractéristiques chimiques sont plutôt banales, leurs propriétés physiques se révèlent toutefois variées et même fascinantes: haute conductivité thermique et électrique, magnétisme, luminosité, leurs propriétés catalytiques et optiques.
Du fait de leurs propriétés électroniques et optiques uniques, ces métaux remplissent des fonctions aujourd’hui indispensables dans nos vies branchées!
LE MYTHE CHINOIS
Pas si rares que ça, les dernières années ont pourtant fait bonne réputation au fait que le monde est à la merci de la Chine quand il s’agit de fournir des terres rares. Et retenez ici le nom de l’entreprise Baotou Steel Rare-Earth de Mongolie-Intérieure.
Si la Chine dispose de seulement 30% des gisements de terres rares dans le monde, elle contrôle grâce à une planification intelligente jusqu’à 97% de la production mondiale de ces ressources rares. Largement avec les infrastructures en Mongolie-Intérieure.
Des gisements de cette famille de 17 éléments – vitaux pour l’électronique de puissance dans les téléviseurs, les téléphones intelligents, les véhicules électriques, et beaucoup d’autres appareils – se trouvent en Californie, au Canada, en Australie et en Russie. Mais il faudra des années pour qu’ils soient vraiment disponibles sur le marché international.
De là le mythe du monopole de la Chine, mais on le constate exagéré de par un contexte exceptionnel et temporaire.
Car si les terres rares sont partout, il est vrai qu’elles sont difficiles à isoler des autres substances avec lesquelles elles sont chimiquement similaires, et autant à purifier. Et actuellement, il y a encore très peu d’endroits dans le monde où cette séparation se pratique. On peut citer la France et la Chine; et la certitude que les États-Unis y travaillent.
Le processus de séparation permet d’obtenir un concentré de terres rares. Une fois celui-ci obtenu, il faut séparer individuellement chacune des terres rares pour obtenir un métal pur, lequel aura les propriétés recherchées pour telle ou telle application industrielle, car chaque élément des terres rares possède des applications qui lui sont propres. Les procédés de traitement nécessitent des technologies très pointues. La métallurgie des terres rares fait appel à des chimistes de grande qualification.
La Chine est le principal fournisseur de terres rares, avec 95 à 97% de la production mondiale, le reste des autres pays producteurs étant l’Australie, les États-Unis, la Russie, l’Inde et la Malaisie.
DE NOMBREUX USAGES STRATÉGIQUES
Si on aime amplifier le qualificatif rare accolé à ces métaux, c’est sans doute parce que les usages dans l’industrie se révèlent très souvent à hauteur stratégique. Les éléments des terres rares se trouvent dans les aimants, les téléphones portables, les pots catalytiques, les radars, les céramiques, le verre, les piles rechargeables, les fluorescents, les lampes DEL, les écrans vidéo, les disques compacts et les mémoires d’ordinateur… Mais on les utilise également en électronique, en métallurgie, en radiographie, en imagerie par résonance magnétique, en aérospatiale, dans l’éolien et le nucléaire.
Les nouvelles voitures, électriques et hybrides, en sont particulièrement gourmandes: pas moins d’une quinzaine de kilogrammes dans chaque véhicule.
Bref, pas de haute technologie sans terres rares!
Au Canada, aucune mine de terres rares n’est présentement en production. Deux gisements ont toutefois atteint une étape avancée d’exploration. Le gisement de Thor Lake dans les Territoires du Nord-Ouest et celui de Hoidas Lake dans le nord de la Saskatchewan.
Au Québec plus précisément, certains gisements sont enrichis en terres rares parmi les plus recherchées. L’entreprise Orbite Technologies, en Gaspésie, outre ses importantes réserves d’argiles alumineuses, en revendique.
LE DÉBUT DE L’HISTOIRE
La découverte des terres rares s’échelonne de 1787 à 1947. Bien que ce soit seule la mise au point, au milieu du 20e siècle, de techniques d’extraction et de séparation commerciales qui aura permis leurs utilisations dans une foule de produits
Le terme « Terres rares » vient donc de la rareté historique des minéraux à partir desquels on les a isolés au 19e siècle. On vous l’a dit: les terres rares doivent être séparées une à une en usine par des procédés laborieux.
Selon USGS (2014) et Currie (2013), les réserves prouvées se répartissent mondialement ainsi : Chine 38%, Mongolie 21%, Brésil 15%, USA 9%, Japon 5%, Inde 2%, Australie 1%, autres 9%.
TABLEAU 1: Usages des terres rares par industries (au début des années 2010)
| Aimant permanents |
25% |
| Catalyseur (pétrole) |
15% |
| Piles rechargeables |
14% |
| Poudre à polir |
14% |
| Métallurgie |
9% |
| Catalyseur (automobile) |
7% |
| Verres |
6% |
| Luminophores |
6% |
| Autres : agent de contraste pour imagerie par résonance magnétique (Gd), radiographie (Gd, Tb), médicament (Dy), céramique et verre, disque compact, mémoire d’ordinateur, système de guidage et laser (Nd, Sm), aérospatiale, nucléaire (Gd, Dy, Y, autres), lunettes protectrices UV, soudure (Sm, Gd), papier monnaie (Eu). |
4% |
Un des principaux enjeux des terres rares concerne le volet du recyclage. Il est encore technologiquement difficile. Le recyclage des poudres métalliques se fait déjà. Heureusement, le volume de matériau à recycler est encore peu élevé.
On peut aussi soulever le fait que l’arrivée de nouveaux producteurs miniers et de nouveaux transformateurs hors Chine est moins rapide que prévue. Les fabricants et les pays utilisateurs recherchent pourtant des sources d’approvisionnement fiables et à long terme pour alimenter leurs industries.
Il n’y aurait cependant pas de pénurie à prévoir à moyen terme. Les terres rares les plus recherchées sont : le dysprosium, le néodyme, l’europium, le terbium, l’yttrium et le gadolinium.
Plus de disponibilité sur le marché stimulerait la recherche de nouvelles utilisations des terres rares. En attendant, la consolidation de l’industrie des terres rares se poursuit en Chine.
On sait aussi que certains gisements du Québec sont enrichis en terres rares parmi les plus recherchées.
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mern.gouv.qc.ca/wp-content/uploads/fascinantes_terres_rares.pdf
www.bgs.ac.uk/mineralsuk/statistics/mineralProfiles.html
pubs.usgs.gov/fs/
www.rncan.gc.ca/mineraux-metaux/accueil
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