Les terres rares sont un ensemble de 17 métaux : le scandium (Sc), l’yttrium (Y) et 15 autres métaux que l'on regroupe dans la famille des Lanthanides :
Lutécium : Lu - Lanthane : La - Cérium : Ce - Praséodyme : Pr - Néodyme : Nd - Prométhium : Pm - Samarium : Sm - Europium : Eu - Gadolinium : Gd - Terbium : Tb - Dyprosium : Dy - Holmium : Ho - Erbium : Er - Thulium: Tm - Ytterbium : Yb _
Ces 15 métaux ont un numéro atomique compris entre 57 (Lanthane) et 71 (Lutécium).
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Tableau Périodique des éléments, les terres rares sont encadrées en noir
Source : http://zeilloc.fr |
Les lanthanides sont des métaux brillants avec un éclat argenté qui ternissent rapidement, lorsqu'ils sont exposés à l'air libre. Ils sont de moins en moins mous au fur et à mesure que leur numéro atomique augmente. Leur température de fusion et leur température d'ébullition sont élevées.
Les terres rares sont intéressantes en raison de leurs propriétés électroniques. Elles sont utilisées dans de nombreux secteurs comme la chimie, les nouvelles technologies ou les énergies renouvelables. Ces propriétés viennent de la configuration de leurs électrons.
Exemple : Un Lanthanide : Le Néodyme
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Représentation schématique d’un atome de néodyme
Source : chemistry.about.com
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Les terres rares sont utilisées entre autre comme catalyseurs. Leur propriété physique majeure est leur conductivité électrique. Le groupe de mots "terres rares" (rare earth elements) est utilisé de manière internationale. En effet, cette appellation a été inventée par des Français au XVIII ème siècle, alors que la France dominait l'Europe et avait imposé sa langue dans les échanges internationaux. “Terre” vient du fait qu’elles ont été découvertes dans des minéraux. La présence de “rare”, dans leur appellation est trompeuse : elles sont en effet, pour la plupart, relativement abondantes dans la croûte terrestre, comme le cérium (66.0 partie par million ou ppm).
Leur rareté vient du fait qu’elles ne sont présentes qu’en très faible concentration dans les sols où elles se trouvent.
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Graphique de la quantité de chaque élément présent dans le sol
Source :googleusercontent.com |
Le document ci-dessus nous montre que les Lanthanides (zone rouge), l'yttrium (Y), ainsi que le scandium (Sc : en dessous de la zone verte) sont beaucoup plus abondants que les métaux considérés comme rares (zone jaune), tel que l'or (Au).
Les terres rares commencent à être utilisées de manière industrielle, dès la fin du XIXème siècle. Autour de 1890, Carl Auer von Welsbach invente le manchon à incandescence moderne qui utilise une gaine de tissu contenant des terres rares (principalement du cérium et du thorium). Les terres rares, chauffées par la flamme de gaz naturel, émettent de la lumière. En 1903, il invente la pierre à briquet, composée de fer et d'un minerai trop mou si il est utilisé seul : le mischmétal.
lampe à manchon incandescent ; Source : e-projet-olduvai.com
Ces deux inventions sont toujours utilisées aujourd’hui. Cependant, si au début du XXème siècle, elles étaient majoritairement employées, leur utilisation dans ces domaines est aujourd'hui anecdotique.
Le mischmétal est un alliage provenant de la monazite et résultant de nombreuses opérations chimiques complexes. La monazite est un minerai dans lequel se trouvent naturellement des terres rares. Dures à extraire et à séparer, leurs utilisations industrielles restent extrêmement limitées avant les avancées technologiques de la seconde partie du XXème siècle.
Grâce au projet Manhattan, (projet de fabrication des bombes atomiques par l’Amérique pendant la seconde guerre mondiale entre 1942 et 1946), de nouvelles méthodes de raffinage des terres rares apparaissent, permettant d'obtenir un état de pureté jamais atteint auparavant. Leur production (moins de 10 kt/an dans le monde) et leur utilisation augmentent fortement suite à ces avancées et restent à un niveau stable jusqu’au milieu des années 1960. Pendant cette période, le gisement de monazite de Steenkampskraal en Afrique du sud est découvert, et devient la première mine de terres rares au monde.
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| Mine de Steenkampskraal, Source : gwmg.ca |
Par ailleurs, de nouveaux objets nécessitants des terres rares commencent à se répandre. C’est par exemple le cas des écrans à tubes cathodiques. Ainsi, la mine de Mountain Pass en Californie produit en masse du cérium et de l'europium en 1962. Rapidement, elle devient la première mine mondiale,et va le rester jusqu’au milieu des années 1980.
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Graphique de la production mondiale de terres rares, en kt/an
Source : vanrinsg.hautetfort.com |
Contrairement à la mine de Steenkampskraal qui est riche en monazite, celle de Mountain Pass contient principalement de la bastnaésite.Les constitutions de ces deux minerais sont très proches.
L’accroissement de la demande en appareils technologiques engendre une augmentation d'extraction de terres rares. C’est pourquoi la production mondiale de terres rares passe de 20 kt vers 1965 à environ 40 kt vers 1985.
Les années 1980 sont marquées par l’entrée de la Chine sur le marché. Alors que la production américaine commence à décroître, la production chinoise augmente de façon exponentielle, et le pays devient, en quelques années, le premier producteur mondial. Cela s’explique pour plusieurs raisons.
Tout d’abord, la Chine est capable de mettre sur le marché des terres rares à des prix défiants toute concurrence. De plus, elle possède la moitié des ressources en oxydes de terres rares dans le monde. La majorité de sa production provient d'une mine proche de Baotou, Bayan Obo, en Mongolie intérieure : le plus grand gisement connu au monde (48 Millions de tonnes estimées).
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| Localisation de Baoutou et Bayan Obo Source : nsae.fr |
Durant
les années 1990, les utilisations des terres rares explosent (industrie
chimique, électronique, etc...), mais la mine de Mountain Pass ferme en
2002 suite à des dégâts écologiques causés par des fuites de déchets
radioactifs (thorium et radium). En effet, entre 1984 et 1998,
2,300,000 litres de déchets radioactifs, sont rejetés dans
l’environnement. Les dégâts écologiques sont colossaux.
Avec la fermeture de Mountain Pass, la Chine domine maintenant le marché. L'exploitation des terres rares constitue un incroyable succès économique pour la Chine depuis son entrée sur le marché. Comme l’a pressenti Deng Xiaoping, dirigeant du pays en 1992 : “Les terres rares sont à la Chine ce que le pétrole est au Moyen-Orient”. Cette domination totale, soit 95% de la production mondiale, a des conséquences économiques sur le marché.
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Évolution du prix des terres rares en fonction des années en comparant avec l'or
Source : boursebinaire.fr |
Tout d’abord, la Chine est libre d’imposer ses prix et de créer une inflation artificielle. L'augmentation exponentielle du prix des terres rares oblige désormais les entreprises occidentales à penser à d'autres alternatives pour s'affranchir du monopole chinois. Cette tendance risque de s'accélérer, étant donné que la demande pourrait doubler dans les dix prochaines années. C'est pour cela que la Chine met désormais en place des quotas pour limiter l'épuisement de ses ressources. Ainsi, 40 % des terres rares ne seront pas exportées au nom de la protection des réserves naturelles et de l'environnement.
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Évolution des exportations de la Chine en milliers de tonnes en fonction des années
Source : franceculture.fr
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Les terres rares sont désormais reconnues comme des ressources stratégiques au même titre que le pétrole. Au début des années 2010, de nouvelles mines s'ouvrent afin de limiter l'importation chinoise. C'est le cas de la mine de Mount Weld qui s'ouvre dans la région ouest de l’Australie, tandis que la mine de Mountain Pass réouvre ses portes en 2012. Même si la Chine contrôle encore le marché mondial, il se pourrait que cela change dans les années à venir.
Par ailleurs, des recherches sur de nouveaux moyens de production sont en cours (recyclage, extraction sous-marine...) et pourraient également modifier le marché. D'autre part, l'importance grandissante des énergies vertes (éoliennes, barrages, panneaux solaires...) dans notre économie et notre société, devrait entrainer une augmentation de la demande en terres rares.
