Terres rares


Terres rares
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1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba * Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra * Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
   
  * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb  
  * Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No  

Les terres rares sont un groupe de métaux aux propriétés voisines comprenant le scandium 21Sc, l'yttrium 39Y et les quinze lanthanides.

Ces métaux sont, contrairement à ce que suggère leur appellation, assez répandus dans l'écorce terrestre, à l'égal des métaux usuels — l'abondance du cérium (60 ppm) est ainsi du même ordre que celle du cuivre, tandis que celle du thulium et du lutécium n'est que de 0,5 ppm. Sous forme élémentaire, les terres rares ont un aspect métallique et sont assez tendres, malléables et ductiles. Ces éléments sont aussi généralement chimiquement assez réactifs, surtout à températures élevées ou lorsqu'ils sont finement divisés. Leur nom vient du fait qu'on les a découverts au début du XIXe siècle dans des minerais (d'où le nom de « terres », utilisé à l'époque en français, langue des échanges internationaux, pour les oxydes) peu courants à cette époque : terres rares signifiait donc « minerais rares ». Cependant, en raison de leurs propriétés géochimiques, ils sont répartis très inégalement à la surface de la Terre, le plus souvent en deçà des concentrations rendant leur exploitation minière économiquement viable.

Sommaire

Occurrence naturelle

Minerais

Deux minéraux représentent l'essentiel des réserves mondiales de terres rares :

Les autres ressources de terres rares exploitables sont :

  • l'apatite Ca5(PO4)3(F,Cl,OH),
  • la chéralite (Ca,Ce)(Th,Ce)(PO4)2,
  • l'eudialyte Na15Ca6(Fe,Mn)3Zr3SiO(O,OH,H2O)3(Si3O9)2(Si9O27)2(OH,Cl)2,
  • la loparite (Ce,Na,Ca)(Ti,Nb)O3,
  • les phosphorites 3Ca3(PO4)2·Ca(OH,F,Cl)2,
  • les argiles à terres rares (adsorption ionique),
  • la monazite secondaire,
  • les rejets de solutions d'uranium,
  • le xénotime.

Gisements et production

En raison de leurs usages multiples, souvent dans des domaines de haute technologie revêtant une dimension stratégique, les terres rares font l'objet d'une communication restreinte de la part des États, de sorte que les statistiques macroéconomiques à leur sujet demeurent très lacunaires. Les réserves mondiales en oxydes de terres rares étaient estimées par l'USGS (USA) à 110 millions de tonnes fin 2010[1] détenues à 50 % par la Chine, devant la Communauté des États indépendants (17 %), les États-Unis (12 %) et l'Inde (2,8 %). La Chine estime quant à elle détenir seulement 30 % des réserves mondiales de terres rares, bien qu'elle fournisse 90 % des besoins de l'industrie et se penche sur les techniques de recyclage de ces terre rares dans les déchets électroniques[2]. La production mondiale d'oxydes de terres rares de la Chine s'est élevée à environ 130 000 tonnes en 2010, constituant un quasi monopole mondial (l'Inde, deuxième producteur « déclaré », n'en aurait extrait que 2 700 tonnes), mais la production de la CEI, des États-Unis et de la plupart des autres producteurs mineurs (qui cumuleraient tout de même un cinquième des réserves mondiales) n'est pas communiquée[1].

Potentiel de réserve

En juillet 2011, une équipe de scientifiques japonais indique avoir trouvé une nouvelle réserve de terres rares dans les eaux internationales du Pacifique[3]. Ce même groupe indique que cela peut porter le niveau réserve connue actuelle à environ 100 milliards de tonnes.

Cette même source indique que les réserves sont réparties sur 78 sites à des profondeurs de 3500 à 6000 mètres[4]. Même si cette découverte est intéressante étant donné la demande grandissante de ces matériaux, son extraction pose des problèmes environnementaux importants[5].

Hégémonie de la production chinoise

Répartition de la production mondiale de terres rares de 1950 à 2000.

Jusqu'en 1948, la plupart des sources de terres rares provenait de dépôts de sable en Inde et au Brésil. Durant les années 1950, l'Afrique du Sud est devenu le principal producteur après la découverte d'immenses veines de terres rares (sous forme de monazite) à Steenkampskraal.

Depuis le début des années 2000, ces mines indiennes et brésiliennes produisent toujours quelques concentrés de terres rares, mais sont surpassées par la production chinoise qui assure, en 2010, 95 % de l'offre de terres rares[6]. Les États-Unis et l'Australie disposent de réserves importantes (15 et 5 % respectivement), mais ont cessé de les exploiter en raison des prix très concurrentiels de la Chine et des inquiétudes environnementales[7].

Cette prépondérance inquiète les pays occidentaux, qui cherchent à diversifier leur approvisionnement, d'autant plus que la Chine a annoncé le 1er septembre 2009 vouloir réduire ses quotas d'exportation à 35 000 tonnes par an (sur une production de 110 000 tonnes) dès 2010. L'argumentation justifiant cette décision porte sur la volonté de préserver des ressources rares et l'environnement. En effet, le ministère chinois du Commerce a récemment affirmé que les réserves de terres rares du pays avaient chuté de 37% entre 1996 et 2003[8]. Mais ces mesures visent surtout à satisfaire sa demande interne, en forte croissance. De 2006 à 2010, la Chine a réduit ses quotas d'exportation de 5 % à 10 % par an, et la production a été limitée de peur que ses réserves ne s'épuisent d'ici quinze ans[7].

La mine de terres rares de Mountain Pass en Californie devrait ainsi faire l'objet d'importants investissements afin de limiter cette sujétion ; la réouverture de la mine sud-africaine est à l'étude[9]. Certains gisements canadiens (Hoidas Lake), vietnamiens, australiens et russes sont aussi en cours d'évaluation.

Toute la gamme des terres rares est extraite par la Chine principalement en Mongolie Intérieure comme par exemple le dépôt de Bayan Obo, dans le district minier de Baiyun. On trouve aussi des terres rares sur le plateau tibétain[10]. Les mines illégales sont répandues dans la campagne chinoise et souvent liées à des pollutions des eaux environnantes. La Chine annonce qu'elle réduira ses exportations et sa production de Terres rares de 10 % pour 2011 pour des « questions environnementales »[11]. Après une plainte déposée par l'Union Européenne, les États-Unis et le Mexique en fin 2009, l'OMC condamne le 7 juillet 2011 la Chine à mettre un terme aux quotas imposés pour les terres rares[12],[13].

Géographie économique

Les terres rares sont un groupement de 17 minéraux utilisés principalement dans les produits de haute technologie ainsi que dans les produits des nouvelles technologies vertes. Les principales concentrations de minerai de terres rares se trouvent en Chine (Mongolie-intérieure), aux États-Unis, en ex URSS.

La Chine assure un quasi monopole de la production de terres rares dans le monde. De plus, la Chine consomme plus de 50% de sa propre production. Les autres pays consommateurs de terres rares sont le Japon, les États-Unis, l'Europe.

Pour faire face au monopole de la Chine, certains Etats reprennent leurs activités d'extraction, malgré les conséquences environnementales et les coûts élevés de leur production.

Comment les terres rares, incontournables dans le domaine de l’industrie innovante et de haute technologie, redéfinissent les enjeux industriels et politiques mondiaux ?

Pour asseoir son contrôle sur ces minéraux stratégiques, Pékin met en œuvre une politique industrielle de long terme[14], amplement critiquée par le capitalisme occidental, et s’emploie à bousculer le grand jeu géopolitique mondial[15].

Pékin instaure des quotas sévères depuis 2005, et réduit ses exportations de 5 à 10% par an. En quelques décennies seulement, la Chine a pris le contrôle de l’industrie des terres rares.

En limitant les exportations de métaux rares, la Chine incite les plus gros consommateurs à prendre les devants. Toutefois, la stratégie générale reste le jeu d’alliances entre producteurs chinois et transformateurs occidentaux.

Aujourd’hui, la problématique de restriction des terres rares inquiète au niveau des industries de la défense. La montée en puissance militaire de la Chine a mis en lumière l’erreur stratégique commise par les occidentaux[16].

Utilisation

Nombre de ces éléments possèdent des propriétés uniques qui les rendent utiles dans de nombreuses applications (voir ci-après) ; ainsi l'utilisation des terres rares s'est accrue depuis la fin du XXe siècle. En outre, les Terres rares sont utilisées pour la croissance verte[17].

Composants pour véhicules électriques et hybrides

La probable croissance des véhicules électriques renforce l'intérêt pour certaines terres rares : composant d'accumulateurs de type NiMH (lanthane) et la fabrication d'aimants compacts pour les moteurs électriques synchrones dit "sans balais" (néodyme, dysprosium, samarium).

Alliages métalliques

L'oxyde d'yttrium Y2O3 est utilisé dans les alliages métalliques pour renforcer leur résistance à la corrosion à haute température.

Colorants

Les oxydes de terre rare sont également utilisés comme pigments, en particulier pour le rouge (pour remplacer l'oxyde de chrome) et pour leurs propriétés fluorescentes, notamment dans les lampes à décharge (néons, ampoules fluocompactes), les « filets » des lampes à gaz de camping, comme photophores des écrans cathodiques ainsi que, récemment, comme dopant dans différents types de laser.

Toutefois, une part importante de la production de terres rares est utilisée en mélange.

Le mélange des métaux de terres rares appelé mischmétal est généralement riche en terres cériques. Du fait de cette importante proportion de cérium, il est incorporé dans les alliages pour pierre à briquet. On l'utilise également comme catalyseur, pour le piégeage de l'hydrogène (réservoir).

Précautions

Les utilisateurs professionnels courent des risques. Voir la brochure de l'INRS sur ce sujet : INRS ND 1881

Configurations électroniques des terres rares

Élément chimique Série chimique Configuration électronique
n° 21 Sc Scandium Métal de transition 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
n° 39 Y Yttrium Métal de transition 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d1
n° 57 La Lanthane Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 5d1 ( * )
n° 58 Ce Cérium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f1 5d1 ( * )
n° 59 Pr Praséodyme Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f3
n° 60 Nd Néodyme Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f4
n° 61 Pm Prométhium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f5
n° 62 Sm Samarium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f6
n° 63 Eu Europium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f7
n° 64 Gd Gadolinium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f7 5d1 ( * )
n° 65 Tb Terbium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
n° 66 Dy Dysprosium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f10
n° 67 Ho Holmium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f11
n° 68 Er Erbium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f12
n° 69 Tm Thulium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f13
n° 70 Yb Ytterbium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
n° 71 Lu Lutécium Lanthanide 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d1
( * ) Exceptions à la règle de Klechkowski : lanthane 57La, cérium 58Ce, gadolinium 64Gd.

Références

  1. a et b (en) USGS Minerals – 2011 « Rare Earths. »
  2. (fr) Chen Deming : La Chine étudie le recyclage et la substitution des terres rares sur le Quotidien du peuple
  3. http://www.nature.com/ngeo/journal/vaop/ncurrent/full/ngeo1185.html article sur nature.com (consultation payante)
  4. http://www.futura-sciences.com/fr/news/t/developpement-durable-1/d/des-terres-rares-au-fond-du-pacifique_31280/#xtor=RSS-8 Actualité > Des terres rares au fond du Pacifique
  5. http://www.novethic.fr/novethic/planete/environnement/pollution/mongolie_terres_rares_empoisonnent_environnement/132199.jsp Mongolie : les terres rares empoisonnent l'environnement - NOVETHIC
  6. Grandes manœuvres autour des métaux rares, Le Monde, le 3 février 2010
  7. a et b D'Arcy Doran, « La Chine réduit son offre de terres rares pour protéger ses intérêts », AFP sur Google News, le 24 octobre 2010
  8. Pékin joue de l'arme des terres rares, Le Figaro, 25 octobre 2010
  9. Site web du "Great Western Minerals Group"
  10. Pékin « rééduque » le Tibet, « Maîtresse du haut-plateau tibétain, l’armée chinoise y entretient d’immenses exploitations agricoles et de grands élevages, commercialise le bois, construit les routes à son gré, prospecte et exploite des gisements miniers : or, uranium, métaux non ferreux, terres rares. »
  11. Le Monde, La Chine réduit ses exportations de terres rares pour début 2011
  12. Matières premières : défaite chinoise devant l'OMC, sur La Tribune
  13. Matières premières : l'OMC condamne la Chine, sur Les Échos
  14. [1] Beijing Information
  15. [2] Le Monde Diplomatique
  16. [3] Terres rares, un enjeux stratégique
  17. Le Monde, La croissance verte est-elle vraiment durable


  s1 s2 g f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 p1 p2 p3 p4 p5 p6
1 H He
2 Li Be B C N O F Ne
3 Na Mg Al Si P S Cl Ar
4 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6 Cs Ba   La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7 Fr Ra   Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo
8 Uue Ubn * Ute Uqn Uqu Uqb Uqt Uqq Uqp Uqh Uqs Uqo Uqe Upn Upu Upb Upt Upq Upp Uph Ups Upo Upe Uhn Uhu Uhb Uht Uhq Uhp Uhh Uhs Uho
   
  g1 g2 g3 g4 g5 g6 g7 g8 g9 g10 g11 g12 g13 g14 g15 g16 g17 g18  
  * Ubu Ubb Ubt Ubq Ubp Ubh Ubs Ubo Ube Utn Utu Utb Utt Utq Utp Uth Uts Uto  


Métalloïdes Non-métaux Halogènes Gaz rares
Métaux alcalins  Métaux alcalino-terreux  Métaux de transition Métaux pauvres
Lanthanides Actinides Superactinides Éléments non classés

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Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Terres rares de Wikipédia en français (auteurs)

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