Toutes les énergies que l’on rencontre dans l’industrie, qu’elles soient d’origine fossile, nucléaire ou vertes sont polluantes du simple fait qu’elles utilisent en quantité des métaux usuels du type fer, aluminium, zinc ou cuivre.
Cependant, les énergies éolienne et solaire ont la particularité de polluer doublement par l’usage de métaux dits « rares »   indispensables à leur bon fonctionnement.

 

Définition des métaux rares

Ce sont des métaux dont la concentration dans l’écorce terrestre est faible à un endroit donné. Cependant, ils peuvent être répartis dans de nombreux pays à travers la planète.
On en dénombre une trentaine, comme l’indium, le tellure, le germanium, le lithium ou le palladium.
Parmi les métaux rares, on en distingue dix-sept appelés « terres rares » qui sont l’yttrium, le scandium et les quinze lanthanides, dont le lanthane, le cérium, le néodyme,  le gadolinium, l’erbium, le terbium, le dysprosium…

 

A quoi servent les métaux rares dans l’industrie

Le développement des nouvelles technologies, qui permet de s’attaquer aux défis du réchauffement climatique et du développement durable, et à la concurrence industrielle des pays émergents, est tributaire de la bonne utilisation des métaux rares.
Tous les secteurs de l’industrie sont concernés.
A titre d’exemples non exhaustifs, citons :

– Les photopiles: silicium (matériau le plus communément utilisé)
– Les cellules photovoltaïques (structure en couches minces de type CIGS : cuivre-indium- gallium-sélénium, de type Cd-Te : cadmium-tellure, et de type multi-jonctions : germanium).
– Les éoliennes offshore (générateurs électriques à aimants permanents : néodyme, terbium, dysprosium).
– Les batteries Li-ion des véhicules hybrides ou électriques : lithium.

– Les puces électroniques, les écrans LCD: indium.

– Les semi-conducteurs, les éclairages par diode: gallium.
– Le niobium mélangé à l’acier permet à la fois d’augmenter la résistance de l’alliage et de l’alléger.

 

 La pollution générée par l’extraction et la purification des minerais

Les métaux rares sont généralement très dilués dans le minerai et l’obtention d’un produit pur qui soit exploitable dans l’industrie requiert un processus long et très consommateur de ressources naturelles.
En outre, le produit minier brut est un mélange de plusieurs métaux rares et des traitements chimiques itératifs sont nécessaires pour les séparer puis les purifier.

 

Traitement du minerai in situ : il consiste en un traitement mécanique suivi d’un traitement chimique.

– Traitement mécanique : broyage par concassage du minerai extrait de la mine puis filtration pour l’obtention d’une boue de poussières humides. Ces opérations génèrent une pollution de l’environnement par des poussières toxiques et souvent radioactives du fait de la présence dans le minerai de produits de la chaîne de désintégration de l’uranium et du thorium. Il s’ensuit un processus de « flottation » qui consiste à se débarrasser des minéraux indésirables par hydrophobicité (même principe physico-chimique que le traitement des eaux usées pour éliminer les graisses).

– Traitement chimique : utilisation d’acides chlorhydrique, sulfurique et nitrique afin de créer un mélange solvant/extracteur non-miscible (du type huile/vinaigre), puis séparation des métaux rares purifiés par décantation.   

A  l’issue de ce traitement chimique qui conduit à la récupération de la matière valorisable, il subsiste des effluents constitués d’une eau boueuse mélangée à des produits chimiques toxiques et des minéraux terreux qui vont être stockés sur des km2 dans des réservoirs naturels ou artificiels.
Il en résulte une pollution des sols qui peut être catastrophique pour l’environnement et la santé des populations locales:

– Destruction de la végétation naturelle sur de larges étendues de terrain
– Pollution des nappes phréatiques
– Accumulation incontrôlée de déchets radioactifs

 

Les métaux rares sont relativement bien répartis géographiquement sur toute la planète

Citons quelques exemples :
– La plupart des métaux rares sont présents dans le sous-sol chinois (antimoine, bismuth, gallium, germanium, magnésium, silicium, tungstène, vanadium…).
– Cobalt (Congo).
– Lithium (Australie, Chili, Bolivie)
– Nickel, zirconium (Indonésie)

– Niobium (Brésil)

– Béryllium (Etats-Unis)
– Iridium, rhodium (Afrique du Sud)