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Les pics des métaux

lundi 30 mai 2011, par Louis Possoz

Quel futur pour les métaux ?

Comme l’exprime poétiquement Jacques Villeneuve, « Les métaux ont été condamnés à tourner en rond pour l’éternité dans un "cycle biogéochimique" » [1]. Comme pour les combustibles fossiles, en puisant massivement dans les stocks de minerais métallurgiques qui avaient été constitués au cours des temps géologiques, l’activité humaine a profondément modifié ce cycle biogéochimique.

Jusqu’au 19ème siècle, la technologie et l’économie se sont développées grâce à six métaux (or, argent, cuivre, étain, fer et plomb). Par après, la plupart des métaux figurant dans de la table de Mendeleïev ont été découverts et exploités pour des usages très divers. Aujourd’hui, les technologies modernes s’appuient sur des métaux de plus en plus rares, singulièrement dans les TIC (l’indium pour les écrans LCD par exemple) et les énergies renouvelables (le lithium pour les batteries, le néodyme pour les alternateurs des éoliennes, etc.). Les chercheurs n’ont de cesse de passer en revue les différents métaux présents sur la Terre, même en quantités très limitées, pour tenter d’améliorer les performances de telle ou telle technologie ou pour leur trouver de nouveaux usages.

Sur Terre, les métaux se trouvent sous deux formes. La première, très diffuse, très peu concentrée, est inutilisable en raison des quantités d’énergie astronomiques qui seraient nécessaires pour les concentrer. La deuxième partie, plus concentrée, celle que l’on extrait des mines, nécessite encore d’importantes quantités d’énergie pour être transformée et raffinée. Le graphique des réserves en fonction de la concentration possède ainsi une allure bimodale, en bosses de chameau, séparées par une barrière minéralogique, et est connu sous le nom de modèle de Skinner. Or, la durée de formation géologique des gisements suffisamment concentrés pour une exploitation minière se compte en centaines de millions ou en milliards d’années. À l’échelle humaine, ces ressources sont donc non renouvelables.

Aujourd’hui , la plupart des ressources minières métalliques montrent des limites et, pour certains métaux, surtout parmi les plus rares, ont peut certainement parler de pic de production plus ou moins proche. Ainsi, pour certains métaux, surtout parmi les plus rares, la croissance économique mondiale, conjuguée à un usage de plus en plus important de ces métaux, nous approchent déjà de ce pic de production. Or, le passage de ce pic, lorsqu’environ la moitié des réserves ont déjà été extraites, marque le début des vrais problèmes d’approvisionnement et de tensions internationales, aggravées dans certains cas par le monopole de fait de quelques pays sur des ressources minières rares. La compétition mondiale pour l’appropriation des stocks restants a d’ailleurs déjà commencé sur tous les continents.

Les meilleurs gisements, les plus concentrés, ayant été exploités les premiers, la quantité d’énergie nécessaire pour produire une tonne de métal ne cesse d’augmenter. L’extraction et le raffinage des métaux absorbe 8 à 10% de l’énergie consommée dans le monde. Cette énergie, de plus en plus difficile à capturer, nécessite de plus en plus d’équipements pour être extraite de l’environnement que ce soient les éoliennes ou les plates-formes de forage. Il s’agit ainsi d’un cercle vicieux : de plus en plus de métaux pour trouver de l’énergie de plus en plus rare et de plus en plus d’énergie pour extraire et raffiner des métaux de plus en plus rares.
Pour certains métaux, une partie significative des réserves minières a déjà été extraite et se retrouve maintenant sous forme de stock dans nos constructions machines et équipements. Une autre partie s’est déjà dispersée dans l’environnement ou a été mise en décharge. La partie dispersée est définitivement perdue à l’échelle de l’humanité. Celle mise en décharge pourrait éventuellement être récupérée. De plus, les métaux progressivement dispersés dans l’environnement posent des problèmes alimentaires, sanitaires et biologiques. Ils contaminent toute la chaîne trophique et pèsent sur la biodiversité.

Quel futur pour les métaux ? {JPEG}

Le recyclage des métaux est bien entendu une réponse indispensable à l’épuisement minier, cependant, il présente des limites. S’il est plutôt aisé de récupérer l’aluminium d’un avion déclassé, la récupération est impossible dans le cas des usages dispersifs (métaux utilisés comme colorants pour les peintures ou cosmétiques par exemple) ou celui des alliages très complexes de plus en plus fréquemment utilisés dans les nouvelles technologies dont les composants sont devenus inséparables sans des quantités d’énergies totalement prohibitives.

Toutes les facettes du défi lié à la raréfaction des métaux sont très clairement présentés dans le livre de Philippe Bihouix et Benoît de Guillebon « Quel futur pour les métaux » [2]. Les auteurs, ingénieurs issus de Centrale Paris, ne se limitent pas aux aspects techniques mais abordent sans hésiter les aspects environnementaux, sociaux ou moraux, approuvés en ce sens par les instances "centraliennes" qui ont préfacé l’ouvrage. Le « texte de synthèse » (une quarantaine de pages au début du livre) constitue un élément incontournable de la culture générale nécessaire à toute réflexion globale sur le futur de notre bonne planète et des humains qu’elle porte.


[1Jacques Villeneuve, « Analyse du cycle de vie des métaux pour l’énergie », Colloque Énergie 2011 du CNRS, pp. 22-23.

[2Philippe Bihouix et Benoît de Guillebon, « Quel futur pour les métaux ? », EDP Sciences 2010.

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