Que sont les terres rares et pourquoi sont-elles si importantes ?

Les éléments de terres rares sont essentiels pour la technologie de tous les jours, ce qui les rend extrêmement précieux. Les fabricants comptent sur les terres rares pour produire des smartphones, des véhicules électriques et des composants d'énergie renouvelable.

Bien que les éléments de terres rares soient abondants, ils sont difficiles à extraire et à traiter, laissant les responsables gouvernementaux chercher des moyens d'augmenter la capacité. Quiconque contrôle les terres rares aura un immense pouvoir politique, donc la Chine, les États-Unis et d'autres producteurs se disputent pour répondre à la demande croissante de ces minéraux.

En savoir plus sur ce que sont les éléments de terres rares, pourquoi ils sont si spéciaux et quel rôle ils jouent dans les relations géopolitiques.

Quels sont les éléments de terres rares ?

Un élément de terre rare est l'un des 17 substances métalliques trouvé sur le tableau périodique. Malgré leur nom, ces substances ne sont pas si rares. Elles sont simplement difficiles à extraire.

Ceux-ci sont les 17 minéraux classifiés comme éléments de terres rares :

• Lanthane
• Cérium
• Praséodyme
• Néodyme
• Prométhium
• Samarium
• Europium
• Gadolinium
• Terbium
• Dysprosium
• Holmium
• Erbium
• Thulium
• Ytterbium
• Lutétium
• Scandium
• Yttrium

Des propriétés qui rendent les terres rares spéciales

Les éléments de terres rares possèdent certaines propriétés physiques et chimiques qui les rendent extrêmement utiles pour les fabricants :

• Magnétisme : Le néodyme, le samarium et le dysprosium ont de puissantes propriétés magnétiques. Par exemple, un aimant en néodyme peut stocker environ 18 fois plus d'énergie qu'un aimant de fer de taille similaire. Lorsqu'ils sont combinés avec d'autres métaux, les éléments de terres rares magnétiques conservent leur force et gagnent en durabilité.
• Propriétés électriques : Certains minéraux de terres rares sont hautement conducteurs, ce qui signifie qu'ils permettent courants électriques de circuler librement. Cela est essentiel pour la fabrication d'appareils électroniques, car un haut niveau de conductivité est associé à un transfert et un stockage d'énergie efficaces.
• Luminescence : Substances luminescentes émettent de la lumière lorsqu'elles sont exposées aux rayonnements électromagnétiques. Certains éléments de terres rares, y compris l'erbium et l'yttrium, sont luminescents, ce qui les rend essentiels pour la fabrication de lumières et de lasers.

Usages courants des éléments de terres rares

Les fabricants utilisent des éléments de terres rares pour ces applications :

• Électronique : En raison de leur luminescence, certains éléments de terres rares sont utilisés pour fabriquer des phosphores pour les tableaux de score numériques, les smartphones et les téléviseurs. Les phosphores émettent de la lumière lorsqu'ils sont exposés aux rayonnements électromagnétiques, ce qui les rend utiles pour fabriquer des écrans. Vous pouvez également trouver des éléments de terres rares dans les disques durs, les appareils photo numériques et les lumières LED.
• Défense et aérospatiale : Aimants fabriqués à partir d'éléments de terres rares se trouvent dans les lasers, les sous-marins, les véhicules aériens sans pilote (UAV) et les avions militaires, ce qui les rend essentiels pour les industries de la défense et de l'aérospatiale.
• Énergie renouvelable : De nombreuses éoliennes contiennent des aimants faits de fer, de bore et de néodyme. Les fabricants utilisent le praséodyme et le néodyme pour renforcer les aimants, ainsi que le terbium et le dysprosium pour réduire le risque de démagnétisation. Les éléments des terres rares sont également utilisés pour fabriquer des panneaux solaires et des véhicules électriques.
• Technologies médicales : Les éléments des terres rares sont trouvés dans les équipements médicaux, les agents antitumoraux et les médicaments utilisés dans la dialyse rénale. Le gadolinium est également utilisé comme matériau de contraste en imagerie par résonance magnétique (IRM) et tomodensitométrie Tomodensitométrie (CT).

D'où viennent les terres rares ?

Alors que la Chine, les États-Unis et la Birmanie sont les trois principaux producteurs de terres rares dans le monde, la Chine a un avantage considérable. Elle extrait environ 270 000 tonnes métriques d'éléments de terres rares par an, contre 45 000 tonnes métriques pour les États-Unis et 31 000 tonnes métriques pour la Birmanie.

Ces pays ont également d'importants dépôts de terres rares :

• Australie
• Nigeria
• Thaïlande
• Russie
• Madagascar
• Inde

Les métaux de terres rares se trouvent généralement dans minerais, tels que le xénotime, la bastnäsite, la loparite et la monazite. Les gisements sont petits et dispersés dans le monde entier, ce qui rend difficile l'extraction par les sociétés minières des quantités requises.

Parce que les éléments de terres rares se trouvent dans des minerais, ils doivent être séparés au cours du processus de raffinage. Les éléments de terres rares doivent également être purifiés en oxydes ou sels avant de pouvoir être utilisés pour la fabrication.

Défis environnementaux et géopolitiques

Les activités minières et de traitement ont un impact significatif sur l'environnement naturel. Certains des défis environnementaux les plus courants incluent :

• Contamination de l'eau. L'exploitation minière et le raffinage utilisent une énorme quantité d'eau. Ces activités peuvent également entraîner la lixiviation de produits chimiques toxiques dans le sol, contaminant les ressources en eau locales. Le radium et le thorium, qui sont radioactifs, peuvent également causer la contamination de l'eau.
• Perturbation des écosystèmes. L'exploitation minière peut détruire les habitats des animaux et des plantes, conduisant à une biodiversité réduite. Lorsque les entreprises minières enlèvent la végétation et la couche arable, elles contribuent également à un risque accru d'érosion des sols.
• Pollution de l'air. L'exploitation minière à ciel ouvert relâche parfois des produits chimiques toxiques et/ou des particules nocives dans l'air. Les usines de traitement peuvent également émettre des éléments radioactifs et des métaux lourds, mettant en danger la santé des habitants locaux.
• Émissions de gaz à effet de serre. L'exploitation et le traitement ont été liés à une augmentation des émissions de gaz à effet de serre (GES). Ces gaz retiennent la chaleur, rendant la planète plus chaude.

L'exploitation minière et le raffinage des terres rares ont également des implications pour la gestion de la chaîne d'approvisionnement et les relations géopolitiques. La Chine dépasse de loin les autres pays en termes de capacités de raffinage, il y a donc une chance que des pénuries mondiales rendent difficile pour les fabricants l'obtention des éléments de terres rares dont ils ont besoin.

Depuis que la Chine contrôle l'industrie des terres rares, l'augmentation des tensions géopolitiques peut inciter le gouvernement chinois à mettre en œuvre des contrôles d'exportation plus stricts. D'autres pays ont répondu en augmentant leurs efforts d'extraction et de traitement des terres rares.

Par exemple, les États-Unis considèrent maintenant les éléments de terres rares comme essentiels pour la défense nationale. Les agences fédérales offrent des financements pour des projets conçus pour augmenter la production de terres rares. Le gouvernement accélère également les processus de délivrance de permis pour aider les entreprises minières à éviter les retards qui pourraient les empêcher d'extraire des quantités adéquates de minéraux de terres rares.

En raison de prix élevés des terres rares, plusieurs pays explorent également des moyens de recycler ces éléments ou de trouver des matériaux alternatifs.

L'avenir des terres rares

Pour contrer l'impact environnemental de l'exploitation minière et du traitement des terres rares, certaines entreprises ont adopté des pratiques minières durables. Ces pratiques visent à réduire les déchets et à rendre le processus d'extraction plus sélectif, ce qui a le potentiel de prévenir l'érosion des sols, la pollution de l'air et la contamination de l'eau.

Les éléments terres rares restent essentiels pour révolutionner l'industrie technologique et passer à l'énergie renouvelable. Les sociétés minières, les installations de traitement et les gouvernements nationaux travaillent pour maintenir l'approvisionnement constant en recyclant les déchets et réutiliser ces minéraux chaque fois que possible.