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Les ressources en métaux de la planète et la dynamique de leur épuisement

Les métaux font partie intégrante de notre vie quotidienne et servent à la plupart des objets que nous produisons et utilisons. Aucune de nos innovations n'auraient été possibles sans les métaux qui représentent les matériaux les plus importants jamais utilisés par le genre humain, et qui impactent tous les domaines d'activité (agriculture, transport, guerre…)

Dans cet article, nous verrons tout d'abord ce qu'est un métal et quelles sont les origines de la présence de ces métaux sur notre planète.
Nous analyserons ensuite les ressources actuelles en métaux et nous constaterons que leur utilisation soulève de nombreuses questions : où les trouver, comment les extraire, comment les reconnaître, quelles sont les propriétés des différents métaux…
Nous verrons que cette utilisation importante de métaux répond à plusieurs enjeux primordiaux dans le monde actuel, qu'ils soient sociaux, environnementaux, économiques ou géopolitiques.
Enfin, nous nous intéresserons plus particulièrement à la dynamique d'épuisement que connait la plupart des métaux à l'heure actuelle, pour ensuite parler des éventuelles solutions à cette crise ou alternatives à leur utilisation.

Généralités

Un métal est un matériau obtenu à partir de minerais et dont la cohésion des atomes est assurée par liaison métallique. Sur notre planète, les métaux se trouvent dans le sol et sont visibles sous forme de minéraux, parfois à l'état pur mais la plupart du temps ces minéraux sont mélangés à d'autres éléments.

Origines

Depuis les années 1950 nous savons que la plupart des éléments lourds que les astrophysiciens appellent métaux sont produits à l'origine lors des réactions de fusion nucléaire qui alimentent les étoiles, puis lors de l'explosion de ces étoiles en supernovas où ils sont alors disséminés dans la galaxie. Les étoiles riches en métaux sont appelées «étoiles de population I» (leur âge varie entre 0 et 9 milliards d'années) et celles pauvres en métaux sont nommées «étoiles de population II» (leur âge dépasse les 8 milliards d'années). Ces processus de fusion nucléaire diffèrent quelque peu selon les métaux. Certaines comme celle du fer demandent plus d'énergie qu'elles en produisent. Les conséquences sont l'arrêt de la fusion et l'explosion en supernova qui disperse les métaux dans l'espace.

Les étoiles étant situées à l’intérieur des galaxies nous pouvons nous attendre à trouver de nombreux métaux à l’intérieur de celles-ci. Cependant de nouvelles études menées par les astrophysiciens Michael Shull et Joshua Peek révèlent que pas moins de 5 à 15% des métaux produits depuis l'apparition des galaxies proviennent de milieux intergalactiques sous forme de gaz ionisé ou de molécules complexes. Ces métaux seraient alors semblables à de petits grains de poussière, au niveau de leur déplacement et de leur taille par exemple.

Intégration des métaux sur la Terre

La récupération de ces métaux sur notre planète est possible grâce à l'atmosphère terrestre, qui permet de filtrer les métaux de ce qui les accompagne comme des radiations ou des astéroïdes, la plupart d'entre eux étant volatilisés à son contact par exemple. L'atmosphère est donc de moins en moins considérée comme une limite de l'existence terrestre mais plutôt comme une enveloppe permettant des contacts multiples avec le Cosmos.
Certains métaux appelés «métaux lourds» ont également été disséminés sur Terre, et une quantité importante de métaux lourds est introduite dans l’environnement par l’intermédiaire de sources naturelles et humaines. Cette contamination a plusieurs origines telles que la combustion de fossiles, les gaz d’échappement des véhicules, l’incinération, l’activité minière, l’agriculture et les déchets liquides et solides. Mais elle peut également être d’origine naturelle via les volcans, l’activité des sources thermales, l’érosion, l’infiltration.

Le tableau suivant (étude de Lantzy et Mackenzie) montre le rapport entre le flux (Proportions de métaux lourds disséminés dans l'environnement) lié à l’activité humaine et le flux naturel. Par exemple, on se rend compte que le Cadmium, l'Arsenic, et surtout le Mercure et le Plomb sont introduits quasiment exclusivement par l'Homme, car les proportions liées à l'activité humaine sont bien plus grande que celles présentes naturellement.

Élément	Flux lié à l'Homme/Flux naturel
Chrome	161
Cadmium	1897
Arsenic	2786
Mercure	27500
Plomb	34583

A la surface de la Terre, les métaux sont pour la plupart contenus dans la croûte terrestre, soit à l'état natif (corps simples non combinés à d'autres éléments) soit à l'état de minerais (roches à partir desquelles les métaux doivent être extrais).

Métal	Minerais	Minerais
Or	Seulement	Jamais
Argent	Minoritaire	Majoritaire
Cuivre	Minoritaire	Majoritaire
Fer	Exceptionnel	Principalement

Métal	Minerais	Teneur (%)
Mercure	Sinabre	96.00
Fer	Magnétite	74.00
Cuivre	Cuprite	≤ 2.00

Propriétés des métaux

De manière générale, un métal est un matériau obtenu à partir de minerai et dont la cohésion des atomes est assurée par liaison métallique (tous les atomes ont un ou plusieurs électrons en commun.)

Sur notre planète, les métaux se trouvent dans le sol et sont visibles sous forme de minéraux, parfois à l'état pur mais la plupart du temps ces minéraux sont mélangés à d'autres éléments. Ainsi, la majorité des minéraux de fers sont par exemple constitués de silicium et d'oxygène en plus du métal recherché, or l'oxygène n'est évidemment pas un métal.

   Il existe de nombreuses différences qui distinguent les métaux des non-métaux.

   Tout d'abord, ils n'ont pas les mêmes propriétés chimiques, ce qui s'explique en partie par leurs nombres d'électrons de valence différents. Alors que les métaux possèdent un à trois électrons maximum sur leur couche externe, les non-métaux peuvent en avoir de quatre à huit. Ainsi, sur le tableau de Mendeleïev la séparation est facilement visible puisque les métaux sont à gauche et au centre, tandis que les non-métaux sont à droite. Par ailleurs, la densité des métaux est en général bien plus élevée que celle des non-métaux.

   Voici le tableau de Mendeleïev édité :

  

Par ailleurs, les métaux se distinguent également sur leur apparence : ils sont brillants contrairement aux non-métaux qui peuvent eux être opaques ou encore transparents. Ensuite, ils sont tous, à l'exception du mercure, présents sous forme solide à température ambiante (aux alentours des vingt degrés Celsius). Cependant, à noter que les métaux ont tous la capacité de changer d'état en fonction de la température et de la pression, c'est à dire qu'ils peuvent très bien passer à l’état gazeux ou liquide, puis repasser à l'état solide (on l'a vu tout à l'heure avec la fusion).

   Enfin, les métaux se différencient aussi par des propriétés purement physiques  dans le sens qu'ils sont tous malléables (à des degrés divers) et peuvent donc changer de forme presque à la guise de l'utilisateur. Les non-métaux sont quant à eux plus fragiles et difficilement transformables. D'autre part, une des caractéristiques fondamentales des métaux et qu'ils conduisent très bien la chaleur et l’électricité. On les préfère donc souvent aux non-métaux qui sont isolants et mauvais conducteurs.

   Au final, les métaux possèdent donc de nombreuses caractéristiques qui sont  classées dans ces trois catégories et permettent de les distinguer de vulgaires pierres comme le silex ou encore le marbre. Voici une liste non exhaustive de ces propriétés, qui ont pour la plupart été découvertes grâce à leur utilisation ou des expérimentations :

   Les métaux sont tous caractérisés par des propriétés mécaniques très importantes dans le monde industriel : la ténacité (résistance à la traction, quantité d’énergie que le métal peut absorber avant de rompre) et la dureté (résistance à la pénétration).

   D'autre part ils sont définis par une certaine fusibilité ou moulabilité (la facilité à laquelle on peut les faire changer d'état : au fil du temps on a eu accès à des températures de plus en plus élevées et on a pu fondre de nouveaux métaux par exemple.) A noter qu'un corps est moulable lorsqu’il peut être solidifié dans un moule et ainsi prendre la forme de celui-ci.

   Les métaux se caractérisent également par une masse volumique qui peut varier selon les corps : pour un  volume exactement identique donné ils n'ont pas le même poids et par exemple, l'argent (10kg/dm3) a une masse volumique presque deux fois moins importante que celle de l'or (19kg/dm3). Néanmoins, il faut savoir que les métaux sont pour la majorité considérés comme lourds car leur densité par rapport à l'eau est en moyenne supérieure à 2 (parfois même 7) pour les métaux les plus utilisés. La densité d'un matériau n'est pas proportionnelle à la masse de ses atomes, contrairement à la masse de ce matériau.

   Ensuite il y a d'autres caractéristiques qui font du métal un objet très convoité et très utilisé. Par exemple, leur malléabilité, les métaux ne se brisent pas quand on leur porte un coup mais se déforment plutôt en conservant la nouvelle forme acquise (choc inélastique). On peut en déduire également leur ductilité : c'est à dire leur capacité à se déformer (un matériau peut être ductile ou au contraire fragile).

   Enfin, la conductivité thermique ou électrique d'un métal est un caractère primordial, les métaux transmettant généralement bien ces deux paramètres comme vu précédemment.

   Tous ces paramètres font que les métaux sont très utilisés dans le milieu industriel avec différentes techniques (on peut les laminer avec un rouleau compresseur, les forger, ou les découper par exemple) sans compter qu'ils sont extrêmement simples à réparer mais aussi à recycler. En effet, ils sont très faciles à trier et peuvent même être refondus dans la plupart des cas.

   Il existe de nombreuses choses à dire sur les métaux (certains ont des propriétés magnétiques par exemple) mais pour résumer et donner la définition qui explique le mieux son utilisation, on peut dire qu'un métal est un corps simple conducteur de chaleur et d'électricité, qui est malléable et peut être étiré et allongé sans se rompre.

Les différents types de métaux et leurs localisations

Familles

Les métaux se différencient par leurs propriétés physico-chimiques, électriques et magnétiques. Il existe plusieurs familles de métaux : les métaux alcalins, les alcalino-terreux, les métaux de transition, les métaux pauvres et les alliages.

Les alcalins

Les éléments de cette famille sont tous malléables, on peut les déformer sans provoquer de rupture. Ce sont des métaux légers qui fondent à des températures peu élevées. Nous retrouvons dans la famille des alcalins le lithium, le sodium, le rubidium, le césium, le francium et le potassium.

Exemple du lithium :
Le lithium est le 33ème élément le plus abondant sur Terre. Surtout utilisé pour sa capacité de stockage d’énergie, le lithium va devenir la base de certaines technologies futures: il est l’un des éléments les plus importants qui entrent dans la composition des batteries de dernière génération. En effet, les batteries Li-ion des voitures électriques seront essentiellement composées de lithium et les experts attendent une croissance de la demande de lithium de 25% par an.

Les alcalino-terreux

Cette famille contient 6 éléments. Ces éléments sont des métaux légers, très réactifs. Ils sont très électropositifs, c’est à dire que leurs atomes peuvent perdre des électrons. Nous retrouvons dans cette famille le béryllium, le calcium, le strontium, le baryum, le radium et le magnésium.

Exemple du magnésium:
Utilisation: Le plus léger des métaux usuels, le magnésium est aussi l’un des plus abondants sur Terre, ce qui lui ouvre des perspectives durables pour les produits High-Tech, sans oublier son rôle essentiel dans l’organisme. Le magnésium est utilisé dans les alliages ultra-légers (avec l'aluminium et le cuivre par exemple), en aéronautique et en aérospatiale particulièrement. Il améliore les propriétés mécaniques et la résistance à la corrosion des alliages.

Les métaux de transitions

Il existe de nombreux métaux de transitions. Ils sont en général durs et ils fondent à une température très élevée. Ils contiennent beaucoup d’électrons, ils sont donc très conducteurs. Ces métaux peuvent s’unir pour former des alliages.
Nous retrouvons dans cette famille le scandium, titane, vanadium, chrome, manganèse, fer, cobalt, nickel, cuivre, zinc, yttrium, zirconium, niobium, molybdène, technétium, ruthénium, rhodium, palladium, argent, cadmium, hafnium, tantale, tungstène, rhénium, osmium, iridium, platine, or, mercure, rutherfordium, dubnium, seaborgium, bohrium, hassium, meitnerium, darmstadtium, roentgenium et copernicium.

Exemple du fer :
Utilisation: le fer est très utilisé dans la technologie et l’industrie généralement sous forme d'acier (Alliage de fer et de carbone). On le trouve dans la construction métallique, dans l’outillage, dans la construction automobile, dans l’emballage (boîtes de conserve, canettes) mais il est aussi utilisé en électronique pour fixer les informations analogiques sur des supports appropriés (bande magnétique, cassette audio et vidéo).

Les métaux pauvres

Ce sont des métaux lourds et qui ont un point de fusion assez faible. Ces métaux sont considérés comme dangereux pour la santé.
Nous retrouvons dans cette famille l'aluminium, le gallium, l'indium, l'étain, le thallium, le plomb et le bismuth.

Répartition des ressources

A l'échelle mondiale, les métaux sont présents sur tous les continents, cependant ils ne le sont pas dans les mêmes proportions. Par exemple, l'élément le plus commun trouvé sur terre est le fer. Les cinq plus grands producteurs de fer sont la Chine, le Brésil, l'Australie, la Russie et l'Inde, ils représentent à eux cinq environ 70% de la production de minerai du fer.

Extraction

Pour pouvoir être utilisé, un métal doit donc être séparé de ses autres éléments, souvent grâce à un processus appelé Fusion qui permet de fondre le métal à une température extrêmement élevée jusqu'à ce qu'il devienne liquide afin de l'isoler plus facilement et donc de créer une substance pure.

L’extraction des minerais se fait à partir de deux types de gisements : :

- des mines à ciel ouverts quand le gisement est proche de la surface, cela permet de réduire les coûts liés au terrassement et à l’excavation.
- des mines souterraines

Mine à ciel ouvert

Processus d'extraction

Il faut faire la différence entre les mines et les carrières, en effet, on utilise le mot « mine » pour les gisements de métaux précieux et/ou rares alors que « carrière » désigne plutôt un gisement de métaux de moindre valeur.

Les mines sont des projets de grande envergure, la vie d'une mine est caractérisée par plusieurs étapes.

- Prospection : période pendant laquelle on cherche le meilleur gisement en prenant en compte la taille et la valeur du minerai, cela se fait notamment à l’aide de forages.
- Développement : on prépare le terrain pour l’exploitation, c’est-à-dire la mise en place des routes d’accès et le déblaiement du terrain pour permettre l’installation des infrastructures.
- Exploitation active : Evacuation des déchets de roche : aussi appelés morts terrains, ils constituent les couches des terres qu’il faut enlever pour arriver au minerai.
- Extraction des minerais
- Enrichissement : il s’agit de séparer les minerais des déchets. En effet, un bon minerai de cuivre contient entre 0.25% et 0.5% de cuivre, il faut donc séparer le métal et les déchets.
- Evacuation des déchets : il est nécessaire d’évacuer les résidus issus de la phase d’enrichissement. Il y a alors plusieurs façons de faire : l’utilisation de bassins, l’assèchement pour servir de remblais et le stockage sous-marin.
- Fermeture : une fois que le gisement a été exploité à son maximum la mine cesse de fonctionner, il faut alors réhabiliter le site.

Dans les mines/carrières on extrait avant tout du minerai et non des métaux à proprement parlé. Une fois le minerai obtenu, il faut extraire le métal.
Il existe pour cela deux techniques :
- L’extraction par hydrométallurgie : ce procédé repose sur l'utilisation d'hydrolyse et d'acide pour récupérer le métal.

L'exemple de l'hydrometallurgie du zinc

- L’extraction par pyrométallurgie: ce procédé est surtout utilisé dans le cas du cuivre et il utilise différents procédés thermiques pour aboutir à un métal très pur.

Types de réserves

Il existe plusieurs types de réserves minières :

Les ressources sous-marines

On distingue plusieurs types de gisements :
- les sulfures hydrothermaux : gisements potentiels, qui résultent des activités tectoniques sous-marines et sont donc concentrés près des dorsales, ce sont généralement des gisements de fer, de cuivre ou de zinc.
- les nodules polymétalliques : présents dans tous les océans mais surtout dans les fosses abyssales ce sont des boules de petites tailles (entre 5cm et 10 cm) composées de manganèse, de fer et dans certains cas de métaux rares.
- les encroûtements cobaltifères et platinoïdes : présents en majorité là où les courants sont forts ce qui évite le dépôt des sédiments, ce sont des gisements de cobalt et de platine.

Les ressources terrestres

La notion de réserve recouvre des notions géologiques, techniques et économiques.
On distingue ainsi :
- réserve : ressource identifiée et explorée, que l’on peut effectivement extraire, légalement et techniquement, au prix actuel ;
- réserve base : réserve non encore exploitable économiquement, selon la technique et le prix actuel ;
- ressources potentielles : ressources identifiées mais non explorées, dont les quantités ont été estimées.
- réserves probables : réserves dont l’existence est supposée mais non vérifiée.

Enjeux

Les métaux sont une large famille d'éléments de la classification périodique et parmi eux il existe des métaux dits stratégiques ou critiques qui jouent un rôle prépondérant dans l'économie mondiale. Il n'y a cependant pas de définition concrète d'un métal rare, cela dépend des besoins de chaque pays. Les industries Européennes recourent de plus en plus à ces métaux, peu connus du grand public, car produits en faible quantité, afin de réaliser toute sorte de produits de haute technologie allant des ampoules basse consommation (terbium) aux batteries des téléphones, aux disques durs des ordinateurs, aux éoliennes (néodyme pour des aimants très puissants) et aux panneaux photovoltaïques ou encore aux moteurs des véhicules électriques.

Les enjeux de ces métaux stratégiques sont donc d'une importance considérable pour assurer la compétitivité au niveau de l'industrie High-Tech des différents pays dans une économie globalisée. Cependant, l'exploitation des métaux a des impacts sur l'environnement et sur la santé importants, les différentes économies doivent donc également faire face à cette problématique.

Les Terres-rares représentent une large part des métaux stratégiques et leur accès difficile a montré aux pays de l'OCDE la vulnérabilité de certaines technologies de pointe face à la disponibilité d'un certain nombre de métaux.

Enjeux géopolitiques

La Chine détient environ 38% des ressources selon l'USGS (United States Geological Survey) contre 19% pour les pays de l'ex URSS (Russie et Kazakhstan), 13% pour les États-Unis, 6% pour l'Australie et 3% pour l'Inde. Or aujourd'hui la Chine assure entre 95 et 97 % de la production des Terres-rares dans le monde.

L'union Européenne possède des ressources en métaux quasi-inexistantes et les États-Unis qui étaient entre 1965 et 1985 les premiers exportateurs de terre-rares ont fermé leur unique mine de Moutain Pass en 2002 pour protéger leur environnement. La Chine détient donc aujourd'hui le monopole de la production de métaux stratégiques ce qui pose un problème géopolitique d'envergure pour les pays Occidentaux.
La Chine est donc perçue comme une menace pour certains pays. Celle-ci a utilisé les terres-rares. contre le Japon, avec qui elle est en conflit sur des questions territoriales en mer de Chine.

Enjeux économiques

Le 13 mars 2012, les États-Unis, l'Union Européenne et le Japon ont déposé une plainte devant l'OMC (Organisation Mondiale du Commerce) contre la Chine l'accusant de violer les règles du commerce international en limitant l'exportation des Terres-rares. Dans son dernier projet de réglementation, le Rare Earths Industry Development Plan 2009-2015, la Chine prévoit d'interdire l'exportation du terbium, du dysprosium, de l'yttrium, du thulium et du lutétium. Les autres Terres-rares seraient limitées à un quota d'exportation de 35 000 tonnes par an. De 2005 à 2010 l'exportation est passée de 60 000 tonnes à 30 000 tonnes. La Chine a voulu ainsi inciter les industries Européennes qui utilisent les métaux rares à se délocaliser afin que celle-ci n'ait plus seulement le monopole sur l'exportation des métaux rares mais aussi sur les produits constitués de ceux-ci, qui ont une plus forte valeur ajoutée.

De plus, les restrictions d'exportation des terres-rares de la Chine ont eu pour conséquence une très forte augmentation de leurs prix avec un record atteint en 2011 (le cours du terbium a été multiplié par 9). Les autres pays ont donc relancé l'exploitation de mines qui avaient été fermées. L'industrie Australienne Lynas ouvre un nouveau centre de production en Malaisie. L'Américain Molycorp a ré-ouvert la mine de Mountain Pass en Californie. A terme, ces deux projets devraient représenter 25 % de la production mondiale. Quant au Japon, celui-ci investit dans des projets d'extraction des terres-rares sous marines pour à terme devenir indépendant face à la Chine quant à sa production de terre-rares.

Par ailleurs, les industriels grands consommateurs de terres-rares ont changé leur façon de les utiliser. Nissan a réussi à réduire de 40 % la quantité de dyprosium nécessaire à la production des ses moteurs électriques. L'industrie Française Solvay mise de plus en plus sur le recyclage des terres-rares, en effet elle a récemment inauguré l'ouverture d'une unité de récupération à Lyon des six terres-rares contenues dans les ampoules basse consommation.
Avec cette augmentation de l'offre et une baisse de la demande des industriels, les prix chinois se sont effondrés, ce qui provoque une crise économique dans ce secteur d'activité pour la Chine. Le numéro un mondial Baotou Steel Rare-Earth tente donc de raréfier encore l'exportation des terres-rares pour relancer les prix de ces métaux non-ferreux.

Enjeux environnementaux

     L'exploitation des métaux a des conséquences irréversibles et néfastes sur l'environnement. Elle est nuisible pour plusieurs espaces. Tout d'abord pour l'air, car elle engendre une pollution de l'air à cause des poussières dues aux gaz provenant de l'utilisation des explosifs, ainsi qu'au déplacement des roches.

     Ensuite pour les eaux souterraines et les eaux de surface, où l'on cite quatre impacts majeurs.

-   Métal contaminé causé par l'argent, le plomb, le cadmium, le cobalt et le zinc trouvés dans la roche exposée dans les mines souterraines lors de leur contact avec de l'eau.

 -  Le drainage minier acide où l'on distingue : le DRA (drainage rocheux acide) , processus naturel où est produit l'acide sulfurique une fois que le sulfate provenant des roches est exposé à l'air, et le DMA ( drainage minier acide ) pratiquant un processus similaire mais amplifié.

   Lors du gisement sans fosses ouvertes des roches contenant du sulfure , une réaction des roches avec l'eau et l'oxygène a lieu. En effet, une fois que l'eau atteint un niveau d'acidité donné, une bactérie (Thiopacillus ferroxidans) facilite l'acidification et l'oxydation en filtrant plus de métaux dans les déchets miniers. Ainsi, l'acide se déplace en dehors des sites miniers grâce au drainage et à l'eau de pluie qui s'infiltre dans les cours d'eau (lacs et eau souterraine).

-Pollution par les produits chimiques où des agents chimiques tels que le cyanure ou l'acide sulfurique sont toxiques aussi bien pour les animaux que pour l'environnement.

-L'érosion, qui entraîne un évasement dans les cours d'eau, les lacs et les rivières. La sédimentation qui détruit la vie aquatique et la faune et flore, bloque les rivières.   

L'exploitation des métaux nuit également aux sols, puisqu'elle ne prévoit pas tous les travaux de réhabilitation ni la remise en état des sites exploités. Cette technique conduit à une augmentation de polluants contaminant l'eau, l'air et le sol. Ces polluants sont générés par les résidus des produits chimiques et des poussières de métaux.   

        Cette exploitation souterraine cause des déformations de surface (fissures) menant à des dégâts capables d'endommager des installations et des bâtiments.

       Enfin l'exploitation des métaux a un lourd impact sur la faune et la flore. En effet, l'utilisation d'engins lourds et d'autres machines entraînent un déséquilibre de la nature en influant sur la vie animale et la végétation.

Enjeux sociaux

L’activité minière peut créer des richesses (création de revenus, d’emplois...) qui sont souvent inégalement partagées. De nombreuses ONG dénoncent principalement l’appropriation des terres des communautés locales et leurs déplacements forcés, les impacts sur la santé, la destruction des moyens de subsistance et des modes de vie de population. La pollution de l’air, de l’eau, mais aussi les substances dangereuses peuvent avoir de graves répercussions sur la santé des travailleurs et des communautés situés près des sites d’extraction.
Les effets qui en résultent peuvent être directs ou indirects :

- Directs: le travail des mines est dangereux et les conditions de travail y sont difficiles, les risques de travail sont nombreux tel que les inondations ou encore les incendies.
- Indirects: ils incluent l’incidence de maladies respiratoires dues à la poussière ou à la pollution de l’eau.
- Les impacts sur l’agriculture :
Le démarrage d’un projet minier sur un territoire agricole interdit la communauté de l’utiliser pour la culture du bétail. Les compensations financières ne contrebalancent pas totalement la destruction des moyens de subsistance et les postes de travail perdus dans l’agriculture ou la pêche.
- Les atteintes aux droits humains et aux droits des travailleurs : Le secteur minier est souvent accusé par les ONG de désobéir aux droits humains et dans certains pays aux droits des travailleurs.

Epuisement des métaux

L'évolution de la consommation mondiale de métaux

La consommation de ressources est directement liée au développement des économies : le développement d'infrastructures, l'urbanisation, la construction d'usines, entraine une augmentation de la demande en métaux ferreux, en ferro-alliages (chrome, manganèse...), en cuivre. Les produits électroménagers nécessitent l'utilisation des métaux de base (aluminium, cuivre, zinc, étain...), tandis que les produits électroniques, l'aéronautique, les nouvelles technologies nécessitent l'utilisation de métaux "High Tech" comme le cobalt, le lithium, le tantale, le gallium, le germanium, le titane, les terres rares...

Le développement économique des pays émergents a provoqué une hausse de la demande. Cependant la consommation des métaux reste très déséquilibrée. Excepté pour le fer, les pays de l'OCDE consomment ainsi par habitant plus de deux fois la moyenne mondiale, autrement dit, les trois quarts des ressources mondiales extraites annuellement alors qu'ils ne représentent qu'un cinquième de la population.
La période de croissance des vingt dernières années a conduit à un doublement de la production des principaux métaux. Si la Chine et l'Inde s’alignaient sur les standards européens cette production doublerait à nouveau. La crise financière de 2008 a pour un temps ralenti cette croissance.

En l'espace de 20 à 30 ans, nous avons plus que triplé le nombre de métaux différents que nous utilisons pour nos applications industrielles. Le développement de l’aéronautique, des produits électroniques, des technologies de l'information et de la communication (TIC), a fait exploser la demande en nouveaux métaux "High Tech".

Interdépendance et pureté des métaux

Deux facteurs viennent encore complexifier la problématique des réserves en métaux.
Le premier est l'interdépendance qui existe entre métaux :
- de nombreux petits métaux sont les coproduits de l'exploitation des grands métaux, car les processus de minéralisation et leurs caractéristiques respectives les ont souvent liés dans les mêmes minerais. C'est le cas par exemple du cobalt, coproduit du nickel; du sélénium, du tellure et de l'arsenic, souvent coproduits du cuivre; de l'indium, du cadmium, du germanium, du thallium, coproduits du zinc; de l'antimoine et du bismuth, coproduits du plomb; du gallium, coproduit de l'aluminium;

- d'autres petits métaux, comme le molybdène, l'or, l'argent ou le platine, peuvent être produits en association avec les grands métaux, mais aussi faire l'objet d'une exploitation spécifique.

- enfin certains petits métaux sont eux-mêmes des coproduits d'autres petits métaux, qui font l'objet d'une exploitation spécifique. On peut citer par exemple le césium, coproduit du lithium, le rhénium qui peut être un coproduit du molybdène (et du cuivre), l'yttrium parfois coproduit de l'uranium, le thorium souvent associé aux terres rares, et tous les platinoïdes (palladium, iridium, osmium, rhodium, ruthénium) produits dans les mines de platine...

La disparition de certains grands métaux peut ainsi entrainer la disparition des petits métaux associés. L'exploitation de ces derniers peut devenir extrêmement coûteuse en énergie et globalement économiquement non rentable. Plus de la moitié des 50 à 60 métaux que nous utilisons aujourd'hui ont ainsi leur destin lié à d'autres. Le second facteur est la question de la pureté des métaux.
Les applications de plus en plus pointues exigent souvent un degré de pureté supérieur, qui rend à la fois les métaux issus du recyclage incompatibles avec ces usages, mais également une partie des réserves, qui contiennent des "traces" de métaux indésirables.

La demande en minerais a été multipliée par 27 depuis le début du XXème siècle avec des méthodes de forage minier dont l'efficacité a été multipliée par 90 en un siècle. Les minéraux et éléments utiles sont globalement très diffus dans la croûte et les filons concentrés ont été exploités et sont déjà épuisés. Par exemple, la mine de cuivre suédoise de Stora Kopparberg a été fermée en 1992 après avoir été intensément exploitée et avoir alimenté l'Europe entière aux XVI ème et XVII ème siècles. En réalité, seulement 0,01 à 0,001% des métaux de la croûte sont présents sous la forme de filons exploitables par l'homme. En Afrique du Sud, les célèbres filons d'or du Rand sont en voie d'épuisement. L'immense champ de pétrole mexicain de Cantarell, le second au monde, décline de 6,5 % par an depuis les années 2005, à l'instar de bien des gisements pétroliers dans le monde.

Solutions et alternatives pour préserver les ressources en métaux

Le recyclage

Les métaux sont d'abord collectés, transportés puis triés. Dans un premier temps, les espèces ferreuses (attirées par les aimants :acier et fer) sont séparées des non ferreuses (tous les autres métaux: cuivre, métaux précieux, aluminium…). Puis, les métaux sont de nouveau triés mais avec plus de précision. Les métaux les plus fréquemment recyclés sont l'acier et l'aluminium, mais il faut savoir que la plupart des métaux sont recyclables indéfiniment, et sans pour autant qu'ils perdent leurs propriétés.
Ils sont broyés et écrasés afin d'être nettoyés avant de fondre dans des fours à 1600°C. Ensuite, le métal est reconditionné sous une toute autre forme : barres, fils ou même des bobines..

Le recyclage est une des premières alternatives possibles. Il peut représenter une certaine source d'approvisionnement en matière première s'il est bien appliqué. Plusieurs opérations de recyclage ont déjà été réalisées auparavant, comme c'est le cas des déchets post industriels qui ont servi à la fabrication de métaux, d'aimants ou de semi-conducteurs.
Toutefois, le recyclage ne pourra pas faire face à une demande de plus en plus forte. Il reste une solution à court-terme qui n'est pas encore viable pour tous types de matériels économiques. Elle permet tout de même de préserver les ressources en métaux rares.

Diversification des sources d'approvisionnements

Cette solution consiste tout simplement à ouvrir ou ré-ouvrir des mines « en sommeil » où l'on peut trouver des métaux rares, que les pays ont négligé face à la concurrence des Chinois.
La Chine dispose d'un peu moins de 50% des ressources de la croûte terrestre en métaux. L'autre moitié se trouve dans les pays de l'ex-URSS, en Australie, au Canada, et aux États-Unis.
Les terres rares, ainsi que les métaux sont très souvent retrouvés dans les pays miniers classiques. De ce fait, plusieurs projets d'exploitation ont vu le jour, mais cela peut prendre jusqu'à plusieurs années.
Ce secteur compte bien profiter de la récente envolée des prix des métaux pour la relance de ses activités.

La substitution aux métaux

Il s'agit ici de mettre en place des produits qui n'auraient pas ou peu besoin de métaux.
La substitution est surement faisable techniquement mais nous pouvons nous poser des questions quant à leur utilité et au coût de cette substitution. Les substituts potentiels ne sont pas totalement adéquats. Pas un seul ne possède de substitut idéal (Rhenium, rhodium...)
  

S'approvisionner en terres rares dans d'autres pays que la Chine

Une autre solution serait de s'approvisionner chez des pays qui ne sont pas sous le contrôle de la Chine (Vietnam, Malaisie, Amérique du Nord, Australie, Kazakhstan, Afrique du Sud... ). L'idée serait aussi d'instaurer des partenariats avec d'autres entreprises pour l'exploitation et l'exploration des terres rares. Tous ces projets doivent tenir compte de l'environnement, puis du prix ainsi que des populations.