Présentes dans les ordinateurs, les téléphones portables, les véhicules électriques, les éoliennes, etc., les terres rares sont indispensables à certains secteurs industriels stratégiques. Produits jusque-là en majorité par la Chine (80% en 2013), quelques uns de ces 17 éléments chimiques ont été classés comme critiques par l'Union européenne en 2013, car confrontés à un risque de rupture d'approvisionnement.

Mais le projet de recherche Aster (1) (analyse systémique des terres rares - flux et stocks), lancé en janvier 2012, se veut plutôt rassurant. La crise d'approvisionnement de 2011, où les prix d'éléments comme le dysprosium ont été multipliés par vingt, semble écartée, du moins à court-moyen terme, indique le BRGM, qui a coordonné le projet. La raison ? "Il existe d'une part de réelles opportunités de capturer des flux de produits en fin de vie pour recycler les terres rares qu'ils contiennent et, d'autre part, de nouveaux projets miniers sont en développement hors Chine". Les industriels ont par ailleurs fait des efforts d'innovation pour développer des technologies économes en terres rares, comme les LED ou dans certains écrans plats.

Le néodyme toujours sous tension

Le projet s'est particulièrement intéressé aux flux de six éléments jugés prioritaires en raison de leur utilisation industrielle et de leur caractère potentiellement recyclable : le praséodyme, le néodyme, l'europium, le terbium, le dysprosium et l'yttrium. "Les principaux produits considérés dans le projet sont les poudres luminophores dans les lampes fluorescentes (utilisant terbium, europium et yttrium), les aimants permanents néodyme-fer-bore (avec néodyme, dysprosium et praséodyme) et les batteries nickel-métal-hydrure (néodyme et praséodyme)".

Si globalement, l'approvisionnement de ces matériaux devrait être assuré à horizon 2020, pour le néodyme, utilisé dans la fabrication des aimants permanents, des tensions pourraient persister. "Ces aimants, qui sont en fort développement, rentrent dans la fabrication de très nombreux produits (véhicules électriques ou hybrides, lecteurs de disques durs, turbines d'éoliennes, appareils audio, etc)", explique le BRGM.

Le recyclage doit monter en puissance

Pour les autres éléments étudiés, les tensions devraient être évitées. "L'Europe a un excellent savoir-faire dans la séparation des terres rares et la production de plusieurs matériaux dérivés de terres rares pour la catalyse, l'éclairage (poudres luminophores), le polissage de haute précision, les applications médicales et nucléaires, les pigments". Deux usines de séparation existent en Europe. La première, installée en France (La Rochelle) par Solvay, permet de séparer près de 10.000 tonnes d'oxydes purifiés par an. La deuxième, installée en Estonie par Molycorp, traite 3.000 tonnes par an.

Quant à la réutilisation, de larges marges de progrès existent : en 2011, moins de 1% des terres rares ont été recyclées. Cela passe par l'amélioration de la collecte et du prétraitement des déchets, notamment des DEEE (déchets d'équipements électriques et électroniques). "Peu de processus de pré-traitement mécanique et de tri sont en mesure de libérer et séparer le mélange complexe de matériaux", note le projet Aster. Résultat : des pertes importantes de matières premières essentielles. Des projets de recherche sont en cours, mais selon les sources, les techniques sont plus ou moins avancées.

Ainsi, pour le recyclage des poudres luminophores, Solvay a développé à l'échelle industrielle une technique de pré-traitement et d'attaque chimique de la substance fluorescente et de récupération des terres rares par précipitation. En revanche, pour les tubes cathodiques, la recherche est limitée. Elle porte sur l'attaque chimique et l'extraction par solvant.

Pour les éléments contenus dans les batteries, Umicore et Solvay utilisent une fonte à très haute température et l'hydro-pyro-métallurgie, développées à l'échelle industrielle. Pour les aimants permanents, les recherches se poursuivent en laboratoire. Elles portent sur l'hydrométallurgie, l'extraction en phase gazeuse, le retraitement des alliages d'aimants après décrépitation à l'hydrogène. Un pilote a été développé en 2014 concernant le traitement par biométallurgie, qui utilise des micro-organismes pour séparer les éléments.

Par ailleurs, le BRGM participe à plusieurs projets visant à récupérer les terres rares dans les déchets urbains (Valoplus sur les lampes basse consommation et Extrade sur les DEEE) et les déchets miniers et industriels (Enviree).

Des gisements hors Chine… contrôlés par les Chinois

Enfin, de nombreux projets sont en cours d'étude afin d'exploiter les gisements hors Chine de terres rares. L'Australie (Mount Weld) et les Etats-Unis (mine de Mountain Pass) ont déjà commencé l'exploitation. Mais d'autres projets pourraient voir le jour. Selon le BRGM, le sous-sol européen est "considéré comme un stock potentiel, en prenant en compte l'Europe continentale (y compris l'ensemble du bouclier scandinave qui comprend la Péninsule de Kola en Russie) mais également le Groënland qui est rattaché au Danemark". Cependant, les projets actuels font face à un manque de rentabilité, "compte tenu des prix bas actuels. C'est le cas notamment du projet minier de Norra Kärr en Suède, dont le gisement est particulièrement riche en terres rares dites lourdes".

Le projet Kvanefjield, au Groënland, est le plus gros projet à l'étude hors Chine aujourd'hui, note Aster. Cependant, cette opération pourrait être contrôlée par la Chine. Le groupe chinois CNCM a en effet signé un protocole d'entente en 2014 avec le pays. Il envisage de construire une usine de séparation de 7.000 tonnes par an… en Chine. Le projet souligne d'ailleurs la stratégie des Chinois à vouloir prendre le contrôle sur les gisements, notamment à Nolans Bore, Browns range, Mount Isa (Australie), Tantalus (Madagascar) et Steenkampskraal (Afrique du Sud).