Surmonter la pénurie de terres rares grâce à l'économie circulaire

Un rapport d'Adamas Intelligence prévoit que si l'industrie mondiale des terres rares continue d'exploiter ces ressources de la même manière, la demande dépassera l'offre dans trois à cinq ans.

C'est une nouvelle inquiétante pour le secteur de la fabrication, car une pénurie de terres rares affecterait la production de produits de haute technologie tels que les véhicules électriques et les robots. Dans cet article, Neil Ballinger, responsable de la région EMEA chez le fournisseur de pièces d'automatisation EU automation, nous explique l'importance des terres rares dans la fabrication et la manière dont un modèle d'économie circulaire peut permettre de limiter leur utilisation.

Selon l'auteur de La structure de la surface des métaux du groupe des terres rares, les terres rares que nous utilisons aujourd'hui sont nées de l'explosion d'une supernova il y a environ dix milliards d'années. Les terres rares font partie de notre vie quotidienne : elles sont présentes dans les ampoules fluorescentes, les disques durs des ordinateurs, les téléphones portables, les véhicules électriques et dans de nombreux autres produits de tous les jours.

Physiquement, les terres rares ne sont pas rares. Elles sont encore plus courantes dans la croûte terrestre que nombre d'autres métaux tels que l'or, l'uranium ou l'étain. Cependant, elles sont considérées comme rares parce que leurs concentrations exploitables sont moins importantes que pour la plupart des autres minerais. Comme il n'existe aucun moyen de les reproduire artificiellement, nous ne disposons que de ressources limitées pour ces matières et il n'existe aucune autre solution.

Applications des terres rares
Dotées de propriétés magnétiques, catalytiques et optiques uniques, les terres rares sont largement utilisées dans de nombreuses applications de haute technologie et à faibles émissions de carbone, des disques durs aux véhicules électriques et aux câbles à fibre optique en passant par les systèmes de guidage de missiles, les dispositifs médicaux et les technologies d'énergie propre.

Cinq minéraux de terres rares, le tantale, l'argent, le lithium, le gallium et l'indium, sont largement utilisés dans les technologies modernes. Par exemple, le tantale est couramment utilisé dans les condensateurs électroniques des ordinateurs et téléphones portables pour sa capacité de stockage d'énergie. En raison de son faible taux de défaillance, il est également utilisé pour l'électronique automobile et aérospatiale, l'énergie atomique et les éoliennes.

Un autre minéral du groupe des terres rares, le gallium, est utilisé sous sa forme liquide pour les interfaces homme-machine (IHM), les écrans et les panneaux solaires. Comme il possède un point de fusion faible, mais un point d'ébullition élevé, il est utilisé dans les composés d'arséniure de gallium (GaAs) et de nitrure de gallium (GaN) dans les semi-conducteurs pour ses propriétés de transfert de chaleur et de refroidissement.

Pénurie
Le processus de recyclage compliqué et les impacts environnementaux de ces matériaux sont l'une des raisons pour lesquelles les minéraux de terres rares sont peu disponibles. Certains minéraux comme l'or peuvent être récupérés à partir des technologies existantes grâce au recyclage. Cependant, il est plus difficile de recycler les minéraux de terre rares, car le processus, connu sous le nom de fusion, est très énergivore, peut produire des émissions nocives et nécessite d'autres processus de séparation en aval.

Le fait qu'aujourd'hui les gens possèdent davantage d'articles technologiques, mais ne savent pas comment les réutiliser ou les recycler, est également un facteur de pénurie de terres rares. Selon une enquête Ipsos MORI commandée par la Royal Society of Chemistry, 51 % des ménages britanniques disposent d'au moins un appareil électronique non utilisé. Sur ce nombre, 82 % n'ont pas l'intention de recycler ou de vendre leurs appareils. L'accumulation de technologies redondantes est un phénomène qui s'est accentué pendant la pandémie de COVID-19, lorsque de nombreuses personnes se sont tournées vers le télétravail et l'éducation à distance.

Les éléments du groupe des terres rares sont utilisés pour produire des aimants permanents à haute résistance qui ont permis la production d'électronique grand public, tels que les téléphones et les ordinateurs portables, ainsi que les technologies d'automatisation adoptées dans la fabrication. Par exemple, les servomoteurs reposent sur des matériaux magnétiques contenant du néodyme et du dysprosium. Si aucune mesure n'est prise, la demande croissante en terres rares à aimants telles que le néodyme, la praséodyme, le dysprosium et le terbium pourrait dépasser les réserves au cours des deux prochaines décennies.

Économie circulaire
Pour contribuer à limiter l'utilisation mondiale des terres rares, les fabricantspourraient envisager de remplacer leur modèle économique linéaire traditionnel par un modèle circulaire. Dans le modèle d'économie circulaire, les produits et les matériaux sont récupérés et régénérés à la fin de leur cycle d'utilisation. Cela étant dit, lorsque des pièces d'automatisation contenant des terres rares tombent en panne, l'achat de pièces obsolètes ou reconditionnées pourrait constituer une solution plus durable.

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