Terres rares, la face cachée de nos technologies

Cérium, néodyme, europium, dysprosium… ces noms mystérieux cachent des enjeux industriels, géopolitiques et environnementaux majeurs. Des éoliennes aux smartphones, les éléments terres rares (ETR), sont présents jusque dans nos poches. Ces métaux, qui ne sont ni des terres ni rares, doivent leur nom à leur grande dispersion dans la croûte terrestre. « Il n’existe pas de gisement très concentré, les plus importants en contiennent quelques pourcents », explique Clément Levard, physico-chimiste au Cerege¹, à Aix-en-Provence.

Une croissance exponentielle

Toujours présents et extraits ensemble, ces 17 éléments chimiques représentent un marché modeste, bien plus petit que celui des métaux de base : 7 milliards de dollars de chiffre d’affaires par an. Pourtant, sans eux, « pas d’industrie, pas de défense nationale, pas de transition écologique et pas de santé », énumère Gilles Lhuilier, professeur de droit privé à l’ENS² de Rennes et spécialiste du
droit extractif.

Si les ETR sont si cruciaux, c’est parce qu’ils possèdent des propriétés — magnétiques, chimiques, thermomécaniques, optiques ou encore électrochimiques — qui les rendent essentiels dans de nombreux domaines. On les retrouve par exemple dans les missiles, les poudres de polissage utilisées pour les écrans plats ou dans le processus de craquage du pétrole. « Un tiers de la consommation mondiale sert à la fabrication d’aimants permanents, c’est l’usage principal », note Kévin Bernot, chimiste et professeur à l’Insa³ Rennes. Dans certains dispositifs, comme les voitures électriques et les éoliennes, ils servent à convertir un courant en mouvement ou inversement, grâce à leur champ magnétique.

« On peut faire des aimants sans terres rares mais ils ont de moins bonnes performances magnétiques et sont plus lourds », précise le chercheur. Sur un SUV de deux tonnes, cela ne fait quasiment aucune différence. Mais dans une éolienne marine, où la base est dimensionnée proportionnellement à la masse, « un dispositif léger simplifie beaucoup de choses ». Ces aimants sont aussi utilisés dans nombre de dispositifs électroniques miniaturisés, pour générer le son dans un écouteur où dans le vibreur d’un smartphone, par exemple.

Avec 390 000 tonnes produites en 2024, les ETR ne représentent que 0,007 % des métaux utilisés dans le monde. Mais la production est en croissance exponentielle, augmentant en moyenne de 13 % par an depuis 2015⁴. L’Agence internationale de l’énergie projette un doublement de la demande en ETR pour les aimants permanents d’ici 2050, portée par l’essor des véhicules électriques.

Monopole chinois

Les ressources en ETR sont plutôt bien réparties à travers le monde. « Mais il faut distinguer ressource et réserve, explique Clément Levard. La réserve est la partie de la ressource que l’on sait exploiter de manière économiquement viable, elle se répartit entre une dizaine de pays, principalement la Chine et le Brésil⁵. » Finalement, la production se limite à quelques mines, aucune en France. 70 % de l’extraction et 90 % du raffinage sont réalisés en Chine, qui contrôle majoritairement le complexe processus de séparation des ETR depuis les années 1990. Un monopole qui place le reste du monde dans une situation de dépendance, donc de vulnérabilité.

En 2020, les États-Unis ont relancé la mine de Mountain Pass, en Californie, et planifié la construction d’une installation de raffinage. Une stratégie qui vise à relocaliser la chaîne de valeur complète afin de sécuriser les approvisionnements. « Tout cela est accompagné d’un outil d’une puissance absolument terrible : le Buy American Act, une loi fédérale qui impose au gouvernement d’acheter des produits contenant des ETR produites sur le territoire. C’est la seule manière de maîtriser une chaîne de valeur », analyse Gilles Lhuilier. Outre la question de la souveraineté, la production d’ETR a des impacts environnementaux et sanitaires non négligeables, en grande partie liés à l’utilisation de produits chimiques lors des phases d’extraction et de transformation⁶. Et la toxicité naturelle des métaux, souvent sous-estimée, peut provoquer des problèmes de santé chez les travailleurs exposés.

Mine urbaine

Face à ces défis, le CNRS a lancé en janvier 2024 une expertise scientifique collective rassemblant une trentaine d’experts de différentes disciplines. Pendant deux ans, ils ont analysé 4 100 publications pour établir l’état actuel des connaissances sur les ETR. « On a notamment exploré comment produire des terres rares différemment, en s’appuyant sur d’autres sources que les gisements naturels », retrace Clément Levard. 

« En Suède, la mine de fer de Kiruna montre de très fortes concentrations en ETR et pourrait approvisionner une partie de l’Europe », illustre Gilles Lhuilier. D’autres sources secondaires émergent aussi comme des alternatives. Ce sont par exemple les déchets miniers issus de l’extraction d’autres métaux, les déchets industriels, comme les cendres de charbon ou les résidus de bauxite⁷, et ce que les scientifiques appellent la mine urbaine, l’ensemble de nos produits en fin de vie contenant des ETR. Deux ressources largement présentes en France.

Aujourd’hui, moins de 1 % des ETR sont recyclés. « Leur dispersion au sein d’un même matériau ou d’un dispositif d’usage, est un vrai frein à la collecte et à la rentabilité du recyclage, souligne Kévin Bernot. Un moteur d’éolienne marine en contient autant que 2 millions de téléphones portables, infiniment plus compliqués à collecter. » 

Début mai, le gouvernement a présenté un plan visant à reconstruire une chaîne de valeur complète sur le territoire, sans pour autant mettre en place de mesures de traçabilité, « condition sine qua non à la régulation des chaînes de valeur », explique Gilles Lhuilier. Substitution, éco-conception, achat durable… « seule la sobriété permettra de répondre à la sécurité des approvisionnements », conclut le chercheur, pour qui le problème est plus juridique que géologique : « Ce n’est pas grave de ne pas avoir de gisements en France, ce qui est préoccupant, c’est qu’il n’y ait pas de politique industrielle. »