Impact environnemental de la métallurgie
L'impact environnemental de la métallurgie se fait essentiellement au moment de l'extraction des minerais, lors de la production des métaux (raffinage dans les hauts-fourneaux, électrolyse de l'aluminium, etc.), au recyclage, et en fin de vie.
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Contexte
modifierLa production de métaux causait déjà des problèmes de pollution de l'eau, de l'air et des sols pendant l'Antiquité. Aujourd'hui la production est considérablement plus importante qu'a l'époque ce qui a conduit à une augmentation significative de la pollution engendrée et ce malgré une optimisation des processus et des normes environnementales plus strictes.
La production d'aluminium a par exemple eu une croissance annuelle de 6,5 % entre 2002 et 2014 ce qui équivaut à un doublement de la production sur cette période[1]. Entre 2005 et 2015, la production de lithium a augmenté de 20 % par an, passant de 16 600 à 31 500 tonnes par an[2]. La production de nickel devrait augmenter de 1,7 % par an de 2020 jusqu'à 2029[3].
Pollution
modifierÉpuisement des ressources
modifierLa teneur moyenne des minerais exploités est en diminution constante car ce sont généralement les filons les plus riches et proches de la surface qui ont été exploités en premier. Pour le cuivre, par exemple, au Chili, la teneur du minerai en cuivre est passée progressivement de 1,34 % en 1990 à 0,78 % en 2008 puis à 0,61 % en 2018. Cependant, les technologies d’extraction progressant et les prix d’achat augmentant, on peut encore et de manière rentable exploiter ces minerais à plus faible concentration, accroissant de ce fait les réserves exploitables[1].
Les réserves en minerai évoluent sans cesse en fonction des nouvelles explorations et découvertes. Ainsi, on estimait en 1996 les réserves de minerai de nickel à 47 millions de tonnes (soit 51 ans de production de l’époque) alors qu’en 2015 (20 ans plus tard), les réserves en minerai étaient encore évaluées à 69 millions de tonnes (32 ans de consommation). En effet, la hausse du prix des matières premières incite fortement à développer des campagnes de recherche de nouveaux gisements[1].
Le nombre d’années de réserve en minerai dépend de la réserve connue à ce jour et de la consommation annuelle mondiale.
Ainsi, la consommation actuelle de minerai de fer est de 2,5 milliards de tonnes par an pour une réserve estimée à 173,5 milliards de tonnes. Avec une croissance de 2 % par an, la réserve calculée serait de 46 ans (épuisement en 2065) alors qu’avec 3 %, elle serait de 39 ans (épuisement en 2058) et qu’enfin avec 4 %, elle tomberait à 34 ans (épuisement en 2053)[1].
Il n’y a pas à moyen terme de risque d’un épuisement des ressources métalliques, cette forte croissance de la demande peut engendrer des tensions d’approvisionnement[4].
La consommation de métaux devrait augmenter significativement dans le cadre de la transition énergétique puisque les énergies renouvelables (solaire et éolien) ainsi que les batteries nécessitent des quantités importantes de métaux[5],[6].
Le cuivre est un métal qui pourrait être sous tension de par la transition énergétique puisqu'il faudrait consommer 90% des ressources connues actuellement avant 2050 si l'on souhaite rester sous la barre des 2 degrés de réchauffement avant la fin du siècle[7].
Pour le cobalt, c'est entre 65% et 83% des réserves connues aujourd'hui qui pourraient être utilisées. Pour le nickel, c'est 43% et pour le lithium, bien plus abondant, c'est « seulement » 25%[7].
Pollution lors de l'extraction
modifierConsommation d'énergie
modifierL’extraction et le raffinage de ces métaux nécessitent de l’énergie, le plus souvent carbonée qui contribuent à l’augmentation des émissions de gaz à effet de serre[4].
Les besoins énergétiques de l’activité minière sont largement dépendants du type de mine d’où sont extraits les matières premières recherchées. Ils sont plus importants dans le cas de l’activité minière souterraine du fait des opérations de transports des matériaux vers la surface, du pompage des eaux, de la ventilation, de la climatisation des galeries.
Une étude a établi un comparatif pour la consommation d’énergie suivant le type de mine[8] :
- de 5 à 10 kW/t de matière première pour une mine à ciel ouvert
- de 20 à 50 kW/t de matière première une mine souterraine
Soit environ 4 à 5 fois plus d’énergie consommée pour une mine souterraine que pour une mine de surface[9].
Plus un métal est faiblement concentré, plus il faut d'énergie pour en extraire un quantité donnée. Or, du fait que les gisements les plus concentrés ont été exploités en premier, on exploite au fil du temps, des gisements de moins en moins bonne qualité[10].
Si aucune amélioration technologique n'est faite, la consommation énergétique nécessaire pour l'extraction d'une quantité donnée tend donc inexorablement à augmenter. Par exemple, quand la teneur moyenne d’aluminium dans la bauxite passe de 60% à 5%, l’énergie nécessaire pour produire une tonne de métal pur passe de 50 000 à 200 000 KWh[11].
Consommation d'eau
modifierL'extraction et le raffinage des métaux nécessitent également de l'eau en quantité plus ou moins importante, ce qui peut conduire à un stress hydrique dans les régions vulnérables[4].
Pollution lors du raffinage
modifierLe métal peut être raffiné de deux façon :
- La pyrométallurgie consiste à chauffer le concentré de métal à haute température; ce processus nécessite la combustion de combustibles fossiles pour les fours de chauffage ou d’électricité pour alimenter un four à arc électrique.
- L’hydrométallurgie consiste à traiter des minerais ou de concentrés de solutions liquides. Cela se fait généralement par lessivage, par exemple en empilant le minerai dans de grands monticules ou des terrils, ou déversant le minerai dans des réservoirs, et en dissolvant le métal à l’aide des solutions fortement réactives tels que le cyanure, l’ammoniac ou l’acide sulfurique[9].
| Métal | Quantité d'énergie en MJ/kg |
|---|---|
| Cadmium | 17 |
| Plomb | 37,5 |
| Zinc | 52 |
| Mercure | 135 |
| Nickel | 190 |
| Aluminium | 210 |
| Étain | 285 |
| Néodyme | 390 |
| Lithium | 615 |
| Silicium | 1250 |
| Argent | 1500 |
| Indium | 2600 |
| Gallium | 3000 |
| Tantale | 4400 |
| Palladium | 180 000 |
| Platine | 190 000 |
| Or | 310 000 |
On peut constater sur ce tableau que les grands métaux (zinc, plomb, fer,…) sont parmi les moins énergivores à produire, alors que les métaux rares et précieux le sont bien davantage. De façon globale, plus la concentration d'un métal est faible et plus il faut d'énergie pour en extraire un kg de métal brut[9].
Pollution lors du recyclage
modifierLes métaux sont entre autres utilisés pour le secteur du numérique ce qui conduit en bout de la chaîne à la croissance des déchets : depuis le début des années 2000, du fait de la croissance de la consommation et de l’accélération du rythme de remplacement des équipements, la quantité de déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) générée annuellement à l’échelle mondiale ne cesse de progresser. Elle devrait ainsi atteindre 52 millions de tonnes en 2021 (contre 45 millions de tonnes en 2016), dont un quart de déchets du numérique. La plupart de ces déchets sont mis en décharge, brûlés ou ont fait l'objet d'un commerce illégal et d'un traitement non conforme aux normes. Cette absence de gestion de la fin de vie est d’autant plus inquiétante que les DEEE sont des déchets dangereux et polluants[4].
Les grands métaux (cuivre, fer, etc.) et les métaux précieux (or, platine) sont relativement bien recyclés, la majorité l’est très peu. En particulier, la quasi-totalité des petits métaux utilisés pour les fonctions high-tech dans le secteur numérique n’est quasiment pas recyclée.
Références
modifier- « Les métaux, vers une pénurie mondiale ? », sur MetalBlog, (consulté le )
- « Le lithium, le petit métal qui flambe », sur Les Echos, (consulté le )
- Agence Ecofin, « La production mondiale de nickel va considérablement diminuer en 2020 », sur Agence Ecofin (consulté le )
- « La consommation de métaux du numérique : un secteur loin d’être dématérialisé », sur www.strategie.gouv.fr (consulté le )
- « Les besoins en ressources minérales pour réaliser la transition énergétique | Minéralinfo », sur www.mineralinfo.fr (consulté le )
- b, « « La transition écologique nous fait basculer d’une dépendance aux hydrocarbures vers celle aux métaux » – Didier JULIENNE » (consulté le )
- « Les métaux dans la transition énergétique », sur IFPEN (consulté le )
- (en) UNEP, Environmental risks and challenges of anthropogenic metals flows and cycles,
- « L’énergie des métaux – EcoInfo », sur ecoinfo.cnrs.fr (consulté le )
- « Épuisement des ressources naturelles – EcoInfo », sur ecoinfo.cnrs.fr (consulté le )
- (en) Meadows, Les limites à la croissance (dans un monde fini),
