Regards sur les métaux
par Clément Jeanneau du blog Nourritures terrestres

« Le XXIe siècle sera le siècle des métaux » (Emmanuel Hache, économiste à l’IFP Energies Nouvelles)

Plus spécifiquement, « la transition énergétique implique de passer d’un système fondé sur la combustion d’énergies fossiles à un système largement fondé sur des métaux » (Greg De Temmerman, chercheur aux Mines et DG de Zenon Research)

De là l’importance de s’intéresser sérieusement au sujet, en essayant de dépasser les idées reçues (par exemple : non, « les terres rares » ne sont pas rares géologiquement ; elles sont fréquemment citées à tort à la place des « métaux rares » ou des « métaux critiques » ; et ces métaux sont eux-mêmes souvent rangés dans le même sac, alors que leur criticité respective varie fortement).

Nous en avions commencé à en parler dans le numéro sur l’extractivisme (avec notamment cette phrase de Philippe Bihouix : « on s’apprête à extraire de la croûte terrestre plus de métaux en une génération que pendant toute l’histoire de l’humanité ») mais il restait beaucoup à dire.

Dans ce numéro, je vous propose de découvrir deux analyses :

-Celle d’Aurore Stéphant, ingénieure géologue minier, spécialisée dans les risques environnementaux et sanitaires des filières minérales. Objectif : comprendre sans langue de bois les enjeux posés par l’exploitation minière.

-Puis celle de José Halloy, professeur de physique à l’Université de Paris et chercheur au Laboratoire Interdisciplinaire des Énergies de Demain. Objectif : prendre (encore plus) de hauteur en faisant le lien entre matériaux, énergie, biosphère.

L’interview éclairante d’Aurore Stéphant

Aurore Stéphant était l’invitée de la chaîne Thinkerview il y a quelques jours. L’entretien, riche, dure plus de 3h. J’ai synthétisé par écrit ce que j’en retiens : cela donne un grand panorama du sujet “mines et industrie minière”, décomposé en 15 grands points.

—> A lire sur ce lien

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EXTRAITS :

–“Aujourd’hui on met énormément en avant la question du numérique (qu’on restreint d’ailleurs beaucoup aux téléphones portables et aux ordinateurs alors que cela va bien au-delà). Ce qu’on ne dit pas assez, c’est que tout notre quotidien est matériellement fondé sur le métal. Il y a une sur-minéralisation ou sur-métallisation de notre monde : transports (avant de parler de véhicules électriques, les véhicules thermiques sont déjà plein de métaux), informatique, infrastructures, électroménager, bâtiment, cosmétique, peintures, jusqu’à l’agroalimentaire puisqu’on retrouve des métaux dans l’agriculture pour les engrais, etc.”

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-“Le résidu minier, c’est le loup noir de la mine. C’est le plus gros volume avec lequel on travaille au regard des teneurs. Quand la teneur moyenne d’un gisement de cuivre est de 0,61% comme c’est le cas en moyenne au Chili, cela signifie que vous allez jeter près de 99% : la masse que vous allez travailler, transporter, traiter, c’est du déchet.

L’industrie minière est le plus gros générateur de déchets solides, liquides et gazeux de tous les secteurs industriels”.

-“C’est aussi le secteur à l’origine du plus grand nombre de conflits sociaux ou environnementaux, parmi tous les secteurs confondus — y compris nucléaire, agrobusiness, etc. Le secteur minier représente 20% des conflits sociaux et environnementaux référencés dans la base de données EJ Atlas. Et cela ne va pas s’améliorer.

(…) C’est aussi une industrie unique en ce qui concerne l’expropriation : il n’a pas d’autres équivalents. En nombre de déplacements forcés, pour les gros sites cela concerne souvent 10 000 à 30 000 personnes. Et pas besoin d’aller loin pour le constater : dans un pays frontalier comme l’Allemagne, la mine de charbon de Hambach a déplacé plusieurs milliers de personnes et envisage d’en déplacer encore plusieurs milliers.”

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-Par ailleurs, “puisque le secteur minier est extrêmement énergivore (à lui seul il représente 8 à 10% de l’énergie mondiale), plusieurs rapports, notamment un de l’OCDE, ont été publiés concernant la réduction de ses émissions. Ces rapports expliquent qu’il faut promouvoir et déployer les énergies renouvelables sur les sites miniers. (elle se met à rire)

Avec SystExt on a déterminé, d’après des publications scientifiques, que la consommation énergétique d’une seule mine d’or représente en moyenne celle de 30 000 foyers français. Il faudrait donc, selon ces rapports, installer des parcs solaires et éoliens qui permettent d’alimenter l’équivalent de 30 000 foyers – et ce pour une seule mine, en sachant qu’il y a 3199 mines d’or en exploitation dans le monde (chiffre de 2015) !

Au-delà du problème d’ordre de grandeur, il y a aussi un paradoxe : cela donnerait un système dans lequel on va exploiter des mines pour produire des métaux nécessaires à la transition énergétique, ceci dans le but de produire des énergies renouvelables, qui iraient ensuite alimenter en énergie des mines qui vont extraire des métaux, et ainsi de suite…C’est tout de même un modèle étonnant !”

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-“Il faut s’interroger sur le rapport entre le bénéfice qu’on tire de l’exploitation minière et ses externalités – environnementales, sociales, humaines. Un membre de mon association SystExt [pour Systèmes extractifs et Environnements] me disait : « Tu sais ce qui me fait le plus de mal ? Voir ce qu’on fait du métal à la fin, vu ce que ça a demandé en amont ».

Ce qu’on dit à SystExt depuis des années c’est qu’il y a une activité minière indispensable à bien des égards mais que celle-ci a des impacts graves, qui ne sont pas maîtrisés pour une large partie d’entre eux, et qu’il faut donc trouver le moyen à la fois de réduire la demande et de réduire les impacts.”

-“La première question qu’il faut déjà pouvoir se poser est : de quels métaux avons-nous besoin pour le fameux modèle économique sain dont on nous parle ?

En France, un rapport remis ce mois-ci au gouvernement était censé répondre à cette question : le rapport Varin [sur la sécurisation de l’approvisionnement en matières premières minérales]. Il nous aurait été utile mais Bercy a expliqué aux journalistes et à la société civile que le rapport ne pouvait pas être rendu public parce qu’il contient des données confidentielles concernant des secteurs stratégiques.”

-“Une musique lancinante nous est rabâchée pour dire qu’on a besoin de mines parce qu’on a besoin d’économie et parce que c’est le progrès : personnellement, plus je m’intéresse aux contenus métalliques des biens du quotidien, moins ça fait sens pour moi. Ou en tout les cas il y a des endroits où ça ne fait pas sens pour moi. Je ne me retrouve pas dans les priorités qui sont décidées en termes métalliques, et il est possible que d’autres de mes concitoyens ne s’y retrouvent pas non plus.”

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-“On parle finalement peu de l’or : on parle toujours du lithium, du cobalt…Pourtant on devrait s’y intéresser. Des économistes belges m’ont indiqué que l’or représente entre 50% et 75% des dépenses d’exploration, toutes substances confondues. Avec SystExt on a regardé les usages. Eh bien cela fait peur. 50 à 60% de leurs usages dans le monde sont pour la joaillerie et la bijouterie (dont 1/3 sont liés aux coutumes en Inde liées aux thésaurisations et aux mariages !). Ensuite, on a les usages du monde financier et le stockage de l’or par les banques centrales. Seulement 5% à 10% sont liés à l’industrie. Quand j’ai vu ça, je me suis dit : « Aussi peu, c’est une blague ? ».

Je me suis renseignée ensuite sur la quantité d’or qu’on recycle chaque année (étant donné que l’or se recycle très bien) : c’est trois fois la quantité nécessaire pour les usages industriels.

Depuis ce jour-là je ne vois plus du tout l’or de la même façon. Surtout quand on sait que c’est la matière minérale la plus traitée chimiquement (1 milliard de tonnes de cyanure par an).”

La conférence de José Halloy

“Cadre de pensée scientifique et interdisciplinaire pour aborder les enjeux planétaires” : le titre de cette conférence donnée en ligne le 2 décembre était pour le moins ambitieux ! Mais José Halloy présente effectivement un regard très intéressant, et original, qui traite du sujet des métaux tout en allant au-delà.

—> Lire les morceaux choisis (7mn)

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EXTRAITS :

-“Le cuivre est un élément d’infrastructure. Or nous risquons de connaître un pic de cuivre dans la seconde moitié du siècle, d’après nos travaux prospectifs. Si cela se confirme, cela remettrait en cause tous nos choix de politiques énergétiques fondés sur l’électricité, les technologies numériques et tout ce qui est associé.

Il y a certes une grande incertitude mais même en changeant certains paramètres, le risque est important pour la première moitié du siècle suivant.”

Pour repousser la date du pic, réduire la vitesse d’extraction serait bien plus efficace que miser sur la découverte de nouveaux gisements : en effet, les découvertes supplémentaires ont toutes les chances d’être dévorées par l’exponentielle des usages.

-Il est vrai que le recyclage, qui n’est pas pris en compte dans les travaux évoqués, pourra aider. “Cela étant, Olivier Vidal, géologue au CNRS, montre que le taux de recyclage du cuivre doit doubler – atteindre 80% – d’ici 2100 pour pouvoir répondre à la demande, c’est-à-dire pour correspondre aux scénarios de transition. C’est un effort industriel et technique colossal.”

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-“Il y a à peu près 32 millions de voitures en France. Qui s’imagine qu’il va y avoir 32 millions de voitures électriques en France en 2050 ? On n’aura jamais les matériaux pour les fabriquer et la Chine ne nous laissera pas le faire – ou voudra le faire à notre place.

(…) Une des conséquences de penser « planétaire » c’est que tout devient géopolitique. Or si vous réfléchissez en termes géopolitiques, c’est l’Union européenne qui est la plus mal classée du monde occidental. En termes d’approvisionnement en énergie et en matières premières, l’Union Européenne est très mal placée.”

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–“Nous avons besoin d’effectuer une « transition de puissance ». Les combustibles fossiles sont des organismes fossilisés, c’est à dire le résultat de l’action de la photosynthèse sur des centaines de milliers ou des millions d’années. Autrement dit : les combustibles fossiles sont l’intégrale d’un flux solaire pendant des centaines de milliers d’années, qu’on a mis dans une petite boîte ; et nous humains, on se dit « c’est extraordinaire, j’ai une boîte, je l’ouvre et j’ai un petit soleil dedans qui s’appelle combustibles fossiles ».

Avec les combustibles fossiles, nous disposons donc d’une puissance qui est évidemment largement supérieure aux flux solaires : « évidemment », parce que nous sommes en train d’utiliser l’intégrale du flux pendant x milliers d’années au lieu d’utiliser le flux directement. On a donc une différence de puissance qui est évidemment colossale. Cela veut donc dire qu’on ne s’en sortira pas si on ne fait pas une transition de puissance – et non pas une transition nécessairement énergétique.

Autrement dit : il faut revoir tout le procédé industriel à l’aune de la puissance et pas uniquement à l’aune de l’énergie. On parle d’ailleurs souvent de procédés énergivores mais pas de procédés « puissantivores ». Ce mot n’existe pas en français, ce qui montre un impensé.”

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-“Nous devons faire face à un couplage entre matériaux, énergie et biosphère. Or ce couplage est mal fait pour le moment puisque nous réduisons l’habitabilité de la planète.”

“Il faut commencer à penser « puissantivore », avec une question centrale : si on veut de la puissance, où allons-nous la trouver en dehors des combustibles fossiles ? La conséquence est qu’on doit repenser tout le système technique, parce que celui-ci dépend de la fabrication des matériaux. On commence tout juste à tenir compte du couplage entre les matériaux qu’on utilise et le système d’énergie qu’on utilise.”

“En réalité, l’essentiel des technologies que nous utilisons aujourd’hui sont des « technologies zombies » : ce sont des morts-vivants. Elles continuent d’envahir le monde au détriment de l’humanité mais elles sont déjà mortes en termes de soutenabilité. Il va falloir les reprendre une par une, les analyser et voir si on peut les ramener à la vie ou devoir les abandonner.

Même l’agriculture, qui existe depuis le néolithique il y a plus de dix mille ans, et qui était soutenable jusqu’à il y a peu, a été zombifiée à coup de combustibles fossiles et d’engrais azotés artificiels.

Dès lors, ma conclusion est la suivante : le défi n’est pas que le changement climatique : tout doit changer. D’un point de vue scientifique et technique, l’effort de recherche que nous devons faire, dans toutes les disciplines des sciences naturelles mais aussi les sciences sociales, est considérable et sans doute inégalé dans l’histoire de l’humanité.”

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-“La (supposée) transition énergétique conduit à une augmentation de la demande en matériaux. (…) On va bien sûr continuer à faire de la voiture électrique, des panneaux photovoltaïques, des éoliennes, etc., pour des raisons socio-économiques, mais si on ne pense qu’à ça et qu’on ne pense pas aux solutions alternatives qui restent à inventer, on sera mal dans la seconde moitié du XXIe siècle, ou au XVIIe siècle.

Il faut mener ces défis en parallèle : raisonner au sein de nos systèmes socioéconomiques actuels (faire de la mobilité électrique, etc.), et en même temps réfléchir aux manières d’inventer un monde qui sorte de cette voracité en termes de puissance.”

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-La question des choix techniques et technologiques est capitale pour l’avenir de l’humanité car elle induit un verrouillage de nos infrastructures et un chemin de dépendance socio-économique. Il faudrait donc penser la technologie sur une échelle de temps qui dépasse le XXIème siècle.

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-“Les scénarios énergétiques de l’Agence internationale de l’énergie n’incluent l’enjeu des matériaux que depuis 2018 ou 2019.

(…) On n’a pas l’habitude de penser en système, d’avoir une vue d’ensemble, parce que la recherche scientifique et technique a été taylorisée, divisée en sous-sous-sous-disciplines où chacun devient hyper spécialiste dans un petit morceau. Qui de nos jours essaie de remettre en place l’ensemble, c’est-à-dire penser à la fois les matériaux, l’énergie, le système socio-économique, le modèle de société, les normes sociales… ?”

5 ressources complémentaires sur les métaux

…pour mieux comprendre ces sujets et découvrir d’autres travaux et regards :

1/ Sur Twitter, une mise au point utile par Greg De Temmerman sur la criticité des ressources minérales pour la transition ; ci-dessous ce que j’en retiens :

• « Depuis 1850, on observe une très forte corrélation entre la quantité de métaux utilisés et le PIB mondial ». A noter que « depuis 2000 la consommation de métaux augmente plus vite que le PIB ».
• Un point important : « La criticité n’est pas définie seulement au sens de réserves disponibles économiquement. Elle prend en compte l’importance des métaux pour l’économie d’un pays (leur non-substituabilité par exemple), ou encore la robustesse de la chaîne logistique – et donc le risque sur l’approvisionnement ». En conséquence, la criticité d’une matière première peut varier d’un pays à l’autre, et dans le temps.
• En Europe, « la liste des matériaux critiques comprend 30 matériaux » (parmi « 83 métaux/matériaux suivis »). On y trouve le cuivre, le lithium, le cobalt, le graphite, mais aussi le… caoutchouc naturel.
• « Au vu de l’importance des métaux, il est important d’avoir une vraie stratégie pour sécuriser l’approvisionnement. La Chine par ex, a une approche très volontariste de cette question. »

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2/ Des travaux de recherche récents menés par l’économiste Emmanuel Hache et son équipe confirment la criticité spécifique du cuivre, que mentionnait plus haut José Halloy : leurs résultats indiquent que « le cuivre est le métal le plus contraint géologiquement par la transition énergétique ».

Or côté usages, rien que dans le cas de la mobilité, si « 20 kg de cuivre sont nécessaires pour fabriquer un véhicule thermique, le chiffre monte à environ 80 kg pour un véhicule électrique. »

« Le cuivre pourrait être fortement critique à l’horizon 2050 dans des scénarios climatiques ambitieux, au contraire de métaux plus traités dans l’actualité quotidienne comme le lithium et les terres rares » expliquent Emmanuel Hache et son équipe.

Leurs travaux indiquent que « près de 90 % des ressources en cuivre connues aujourd’hui seraient extraites d’ici 2050 dans un scénario 2°C. »

Le tableau ci-dessous récapitule leurs résultats (…et voici les liens directs pour accéder aux papiers de recherche : articles sur le cobalt, le cuivre, le ciment, le lithium) :

(lecture du tableau : pour le cuivre, dans un scénario 2 °C, la demande cumulée mondiale représentera 89,4 % des ressources prouvées mondiales en 2010)

Rappelons toutefois que les ressources en cuivre dépendront aussi des futures découvertes et des progrès techniques réalisés. « Par exemple, le BRGM [le service géologique national français] montre qu’il restait 28 ans de cuivre en 1998 et…40 ans en 2018 » indique Greg De Temmerman. L’incertitude sur le moment du pic reste donc importante…ce qui n’est pas une raison pour ne pas l’anticiper.

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3/ Sur les enjeux géopolitiques, dans une interview du même Emmanuel Hache dans Les Echos, on lit cette analyse intéressante :

« A la géopolitique du pétrole et du gaz s’ajoute d’ores et déjà une géopolitique des technologies bas carbone, en partie liée aux métaux. La concurrence dans les zones riches en minerais va s’exacerber, que ce soit en Amérique latine ou en Afrique. En la matière, la Chine a déjà dix ans d’avance.

En Europe, les messages ne sont pas assez clairs. D’un côté le Green New Deal nous promet une économie circulaire et une croissance qualitative, mais d’un autre côté, quand on regarde dans le détail, on avance l’idée d’une exploitation des fonds marins, une menace pour la biodiversité.

Par ailleurs, c’est très bien de construire des gigafactories, des usines de batteries, un peu partout en Europe…mais comment seront-elles approvisionnées en matières premières ? Nos industriels savent fabriquer des batteries, mais s’ils sont toujours dépendants du cobalt ou du lithium qui vient de l’extérieur, le problème n’est pas du tout réglé. L’alliance des batteries et l’alliance des matières premières sont d’excellentes initiatives européennes, mais sont-elles bien reliées entre elles ?

De leur côté, les Américains ont aujourd’hui un biais stratégique lié à la rivalité avec la Chine. Quand ils se demandent quels matériaux sont les plus critiques, ils ne se posent pas la question de savoir si c’est pour des questions de ressources ou de demande. Si le matériau vient de Chine, il est de facto critique. Dans leur esprit, la meilleure des politiques est de substituer les matières premières critiques par d’autres matières premières en investissant massivement en R&D.

La Chine, elle, a une vision à très long terme. Elle veut devenir l’industriel mondial des technologies bas carbone, que ce soit pour les véhicules électriques ou le solaire. Elle a commencé à sécuriser ses approvisionnements depuis vingt ans en investissant dans les principales zones d’extractions minières. »

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4/ Un rapide rappel, par Hugo Sancho sur Twitter, du fait que cette criticité des métaux se pose aussi bien pour le nucléaire (uranium en particulier), l’éolien que le photovoltaïque.

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5/ Pour finir ce numéro : face aux « nouvelles dépendances que dessine la géopolitique des matières premières », comme le dit Morgane Gonon (doctorante en économie à Paris I et AgroParisTech), « il n’y a pas énormément de solutions : le développement de filières de recyclage de matériaux est une condition de souveraineté absolument critique, en plus d’être la seule option pour assurer une cohérence écologique des ambitions européennes ». Sans pour autant, donc, résoudre tous les défis cités plus haut.

Regards sur les métaux
par Clément Jeanneau du blog Nourritures terrestres

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