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Peak des métaux ("peak metals"), édition octobre 2014

a guest
Oct 7th, 2014
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  1. (Date de compilation des informations : mai 2013. Compilé depuis des sources officielles telles que les publications de l'ONU, du Département de l'Energie des Etats-Unis, et d'autres sources telles que les grandes firmes minières. Une source supplémentaire, le magazine Science & Vie de mai 2012 qui avait lui-même compilé les informations de ces sources-là. En d'autres termes, du sérieux, pas des hippies avides de retourner à la nature pour élever des chèvres.)
  2.  
  3. Il n'y a pas que le pétrole qui connaît un peak, de nombreux métaux sont en quantité limitée dans l'écorce terrestre, et il n'existe pas de recyclage parfait à de très très rares exceptions (comme l'aluminium.) Bien souvent, le recyclage est à peine possible et seulement vers un usage moins noble, moins techno.
  4.  
  5. Avec l'épuisement des concentrations en métaux dans les filons, la consommation d'énergie pour extraire des métaux moins concentrés augmente de façon constante, presque exponentielle.
  6.  
  7. Et parfois, ce n'est pas qu'il faut aller vers des filons de moindre concentration, c'est qu'il n'y a plus d'autre source exploitable en quantité suffisante.
  8.  
  9. J'ai tenté de mettre ça "à plat" pour présenter un panorama des métaux en crise.
  10. J'espère faire porter l'argument que la croissance ne peut être éternelle, qu'il faut plutôt trouver comment préparer une gestion aussi harmonieuse que possible (peu cahotique, et pacifique) de la pénurie.
  11. Mes sources : gouvernementales (rapports publics Américains - US DOE - et Français), livre Quel Futur Pour Les Métaux (des centraliens Philippe Bihouix et Benoît de Guillebon compilant des informations publiques et industrielles), édition de mai 2012 du magazine Science&Vie (pour certains métaux). Date de compilation initiale : juillet 2012, MAJ en octobre 2013.
  12.  
  13. - Cuivre
  14. Ressources prouvées 630 MT (millions de tonnes)
  15. Production annuelle 16 MT (en dépit d'un des meilleurs cycles de recyclage du monde, on a besoin d'en extraire 16 MT)
  16. 38 ans restants
  17. Considérons notre niveau d'usage de cuivre, la vitesse de développement du monde et des nations non-occidentales : la conversion de toute la population mondiale à notre niveau d'usage du cuivre requerrait l'extraction providentielle de la TOTALITE des ressources en cuivre de la croûte terrestre, et un cycle de recyclage strictement parfait.
  18. La conversion à notre niveau d'usage se faisant petit à petit dans le monde réel, on fait "seulement" face au problème de la consommation augmentant plus vite que les ressources prouvées. Dans les années 40 on pensait avoir 60 ans de ressources prouvées, maintenant c'est 38, et demain, ça sera encore moins. Cette décennie, le montant de nouvelles découvertes de ressources prouvées est à peine supérieur à la consommation mondiale, alors même qu'il faut de 5 à 25 ans pour mettre en exploitation un gisement.
  19.  
  20. - Europium, Terbium, Yttrium
  21. Ressources prouvées : impossible à estimer de façon suffisamment fiable
  22. Production annuelle 10 KT (kilotonnes, milliers de tonnes)
  23. Sans eux, c'est le retour à la télé en noir et blanc
  24. Le rouge est généré par l'association europium-yttrium, le bleu par l'europium seul, le vert par le terbium.
  25. Ils servent aussi dans les nouvelles lampes LED et les ampoules à économie d'énergie.
  26. Actuellement, les ressouces connues sont d'à peu près trois ans, en dépit de la prospection on n'a pas fait de grosse découverte changeant la persistance de ce délai de trois ans (date de l'info : mai 2012)
  27.  
  28. - Antimoine
  29. Ressources prouvées : 1.8 MT
  30. Production annuelle : 169 KT
  31. Restant : 11 ans
  32. Retardateur de flamme, utilisé en peinture, textiles, plastiques
  33. Pour des raisons de sécurité, le principal producteur, la Chine, a fermé de nombreuses mines et fonderies d'antimoine en 2010-11-12, particulièrement dans la province du Hunan qui fournit à elle seule 60% de la production mondiale. Mais même en réintégrant ces mines et fonderies mises à jour en termes de sécurité dans la production mondiale, d'après la Chine, cela ne durera pas longtemps, cette province n'a plus que 5 ans d'extraction en réserve.
  34.  
  35. - Phosphore
  36. Ressources prouvées : 65 GT (gigatonnes, milliards de tonnes)
  37. Production annuelle : 191 MT
  38. Restant : 340 ans
  39. Le phosphore est l'un des ingrédients obligés de la vie sur terre, il fait partie de notre ADN et de nos corps. Chaque humain en consomme 2 grammes par jour.
  40. 340 ans peut paraître énorme, mais - pensez-y ! La totalité de la population humaine s'appuie sur l'usage d'engrais, et les engrais s'appuient sur l'extraction de phosphore. Nous mangeons du caillou. La moindre tension dans la chaîne de fourniture du phosphore, la moindre interruption dans l'approvisionnement, aurait des conséquences dramatiques. Et pourtant, dans l'état des choses (depuis que l'humanité est nourrie par l'agriculture industrielle), aucun effort n'a été fait pour recycler, récupérer les rejets de phosphore.
  41. Ajoutons l'explosion de la consommation de viande en Chine et en Inde, et l'augmentation de la production de biocarburants requerrant là aussi davantage d'engrais : on tombe largement sour les 340 ans initiaux.
  42. La conclusion n'est pas "oh mon dieu, on va tous mourir", bien sûr. La conclusion est que l'absence du moindre effort de gestion et de récupération est une navrante illustration de comment l'on gère les métaux.
  43.  
  44. - Helium
  45. Ressources prouvées : 4.2 Gm3 (giga mètres cube, milliards de mètres cube)
  46. Production annuelle : 180 Mm3 (mega mètres cubes, millions de mètres cube)
  47. restant : 23 ans
  48. L'helium est produit en sous sol par la dégradation radioactive de couches de roches, et ensuite, pour la plus grande part, il disparaît dans l'espace, trop léger pour être retenu, en ne laissant que des traces inutilisables dans l'atmosphère (0.0005%). Les seuls pièges à hélium sont les puits de gaz naturel. Mais seuls de rares gisements de gaz naturel en contiennent une concentration permettant une extraction satisfaisante.
  49. Les gisements les plus riches en helium sont au Texas, leur production est en déclin constant, tandis que les stocks stratégiques d'helium americain sont mis en vente.
  50. De nombreux instruments scientifiques s'appuyant sur la supraconduction et la génération de super-champs magnétiques ont vu la planification de leur fabrication annulée, faute de réserves futures.
  51. L'industrie spatiale en a aussi besoin - ne peut s'en passer, comme Arianespace utilisant l'hélium pour trouver les petites failles dans ses revêtements et pour purger ses réservoirs, ils n'ont aucun produit de remplacement. L'hélium sert aussi dans les usines de semiconducteurs.
  52. Le seul espoir de reprise actuel est les gisements de gaz récemments découverts en Russie ou au Qatar, peut-être contiendront-ils des concentrations en helium exploitables.
  53.  
  54. - Dysprosium, Neodyme,
  55. Ressources prouvées : inconnues
  56. Production annuelle : 20 KT
  57. Restant : incertain
  58. Ces deux élements sont cruciaux pour les technologies dites vertes, comme les éoliennes ou les batteries électriques. Une voiture électrique requiert 1 kg de néodyme, une éolienne, une tonne. L'ajout de dysprosium permet de résister aux hautes températures.
  59. La Chine, productrice de 97% de ces deux métaux, a annoncé que ses stocks approchent de l'épuisement, particulièrement le dysprosium. Et pourtant, d'après une étude récente du MIT, limiter le réchauffement planétaire à 2 degrés celsius requerrait une augmentation de 2600% de l'offre de dysprosium en 2035. C'est à dire que ça n'est pas techniquement réalisable.
  60.  
  61.  
  62. - Rhenium
  63. Ressources prouvées : 2.5 MT
  64. Production annuelle : 49 KT
  65. Restant : 50 ans
  66. C'est le métal le plus dur à obtenir sur terre. Le rhenium est un sous-produit de la molybdénite, elle-même un sous-produit de l'extraction du cuivre. On le trouve à la toute fin du cycle, au milieu des déchets irrécupérables de fonderie. La découverte du premier gramme de rhenium, en 1925, a requis le traitement de 660kg de minerai de cuivre. Et pourtant, on ne peut se passer de rhenium dans l'aviation civile et militaire, lui seul permet aux turbines de résister à des températures supérieures à 1000 degrés.
  67. La production de rhenium dépend de la stabilité du cycle de production de la molybdenite, qui dépend du cycle d'extraction du cuivre. Si les sources s'épuisent, changent de mode de production, si les méthodes de recyclage changent, l'approvisionnement en rhenium pourrait être, durablement ou temporairement, coupé très rapidement.
  68.  
  69. - Rhodium, Platinum
  70. Ressources prouvées : 30 KT, 3 KT
  71. Production annuelle : 200T, 30 T
  72. Restant : environ 100 ans au rythme de consommation actuel.
  73. La quasi-totalité de la production mondiale vient du filon du Bushveld, en Afrique du Sud. Veine qui a dépassé la moitié de sa capacité tout récemment. Et en dépit d'efforts de prospection intensifs, aucun autre filon comparable, même de très loin, n'est trouvé. Alors même que la demande de ces deux métaux augmente de plus en plus vite, pour la joaillerie, les pots d'échappement, et les futures piles à combustion à hydrogène.
  74.  
  75. - Uranium
  76. Ressources prouvées : 2.5 MT
  77. Production annuelle : 54 KT
  78. Restant : 46 ans
  79. Au diable Fukushima, les analystes prédisent un doublement de la capacité de production nuclaire mondiale dans 20-30 ans, et donc une consommation de 90 à 110 KT d'uranium d'ici là. Soit le double de ce qu'a extrait l'industrie en 2010.
  80. D'après ces calculs, en prenant en compte le "coût raisonnablement estimé" des ressources, fonction de l'offre et la demande, les réserves prouvées d'aujourd'hui auraient été consommées totalement en 2035. Tous les réacteurs a priori présents sur la planète en 2035 auraient "besoin" de consommer, au cours de leur durée de vie prévue, 6.5 MT d'uranium, ce qui représente la TOTALITE des ressources connues aujourd'hui. Résumé personel si vous êtes dans le doute : prouvées = on sait que c'est là et qu'on peut l'extraire avec la technologie d'aujourd'hui, les ressources énergétiques à notre disposition et un prix de marché dans la fourchette actuelle. Connues = on sait qu'il y en a dans le sol, mais peut-on l'extraire, et comment, c'est une autre paire de manches, on ne sait pas si c'est assez concentré et si on a les technologies et l'énergie disponible pour le faire.
  81. En extraire davantage requerrait de trouver de nouvelles ressources dans la croûte terrestre, au prix d'efforts de prospection considérables. La prospection a reculé entre 1990 et 2005, pour reprendre en vigueur ensuite, et pourtant, nulle découverte significative n'a été faite entre 2005 et 2012, sinon l'extension de veines déjà connues.
  82. La prospection suivie de la mise en production d'une vieine peut prendre très longtemps. Par exemple, du fait d'inondations, le gisement de Cigar lake, au canada, supposé fournir 10% de la production mondiale, voit son "lancement" constamment décalé, alors même qu'il a été découvert il y a 30 ans et devait finalement passer en production en 2007 pour être pleinement opérationnel en 2017.
  83. Plus de la moitié des mines d'uranium actuelles ont commencé la production avant 1980, et elles extraient maintenant des minéraux dont la concentration décroît régulièrement, à un coût énergétique en hausse constante.Certains analystes sont pessimistes sur le rapport offre-demande et sur le délai pour trouver de nouvelles sources, tandis que certains sont optimistes, estimant que des prix très élevés vont dynamiser la prospection de gisements non-orthodoxes parmi les phosphates et l'eau de mer.
  84. Prenons une minute pour voir la situation des réacteurs de 4e génération, qui devraient succéder à leurs aînés vers 2040. Ironiquement, ces réacteurs de 4eG, censés avoir besoin de moins d'uranium, pourraient souffrir de pénuries de ce minerai. L'argument habituel est que quand on manquera d'uranium on passera aux 4G - mais cependant, ces réacteurs exigent l'emploi de plutonium pour "se lancer", plutonium produit par les réacteurs actuels auxquels on fournit de l'uranium actuellement. En somme, hormis le cas des pays avec un "riche passé nucléaire", pour lesquels la transition aux 4G sera aisée, il risque d'y avoir une insuffisance dans la fourniture de plutonium, à cause de l'insuffisance de la fourniture d'uranium.
  85.  
  86. - Or
  87. Ressources prouvées : 51 KT
  88. Production annuelle : 2.5 KT
  89. Restant : 20 ans
  90. 40% du total des investissements en prospection minière sont pour l'or, leur montant a été multiplié par 5 durant la décennie passée, et pourtant on trouve de moins en moins de ressources à exploiter. Pendant ce temps, les meilleurs gisements approchent de l'épuisement. Les grands dépôts d'Afrique du Sud, où l'on creuse la croûte terrestre sur 4 kilomètres de profondeur, sont sur le déclin : la production du pays a chuté de 80% en 40 ans. Mêmes déceptions aux Etats-Unis et au Canada, dont la production a atteint son pic en 2001 (d'après le dirigeant deBarrick Gold Corporation, le plus grand producteur mondial). L'ultime saute de production a eu lieu en 2009, et désormais la production ne fait et ne peut plus que diminuer, année après année.
  91.  
  92. - Indium
  93. Ressources prouvées 640 T (tonnes)
  94. Production annuelle : 11 KT (kilotonnes)
  95. Restant : réalistement, 17 ans au rythme de consommation actuel (cf. explications en dessous)
  96. Si, si, vous avez bien lu, on produit chaque année davantage qu'il y a de ressources prouvées pour cette même année. En voilà, de la tension entre la demande, la fourniture court après la prospection ! Je me suis dit que c'était des âneries, et pourtant le gouvernement américain semble confirmer ces données, cf http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/indium/mcs-2011-indiu.pdf !
  97. Combiné avec de l'étain et de l'oxygène, vous obtenez un indium transparent, conducteur d'électricité, pour utiliser dans les écrans tactiles. Pour les rendre tactiles.
  98. Combiné avec du cuivre et du selenium, vous obtenez l'alliage des cellules solaires, sombre et récupérant le rayonnement lumineux, vous obtenez les panneaux solaires de nouvelle génération.
  99. Voilà pourquoi la consommation d'indium a été multipliée par 12 ces dernières 30 années. A en croire le département de prévision énergétique du gouvernement américain ("the US Department Of Energy"), l'approvisionnement atteindrait un point critique à partir de 2015. Une conversion mondiale massive aux panneaux solaires imposerait à la totalité des autres branches industrielles de renoncer à l'usage de l'indium.
  100.  
  101. - Zinc
  102. Ressources prouvées 250 MT
  103. Production annuelle : 12 MT
  104. Restant : 20 ans
  105. L'histoire du Zinc est celle d'un gaspillage stupid. Chaque année, 120 tonnes de zinc partent en poussière. Ce métal sert dans de nombreux usages pour lesquels il n'est réellement pas récupérable ou recyclable. Dans les freins, la peinture, le dentifrice... Et pourtant, malgré tous ces usages où l'on pourrait se passer de Zinc, ce métal joue un rôle irremplaçable pour protéger toutes les structures d'acier ou de fer de la corrosion. En alliage avec l'acier, le zinc est là aussi extrêmement difficile à récupérer et recycler.
  106.  
  107. - Technetium 99, Helium 3
  108. Ressources prouvées : Aucune. Zéro.
  109. Production annuelle : artificiellement produit
  110. Restant : non-significatif
  111. Ces isotopes sont très utiles. Pratiquement inexistants dans la nature, ils sont produits par l'industrie. Sauf qu'un niveau insuffisant de production ne parvient même pas à satisfaire en flux tendu la demande mondiale.
  112. Le Technetium 99, crucial pour diagnostiquer cancers et maladies cardiovasculaires, est seulement produit par 5 réacteurs dans le monde, tous ayant plus de 45 ans d'âge et étant fréquemment arrêtés pour maintenance. 2015 marque l'arrêt d'exploitation de plusieurs d'entres eux, avec aucune machine ne venant les remplacer, bien que l'industrie cherche des solutions en temps réel.
  113. La situation est pire pour l'helium-3, ses réserves ont été vidées par la croissance de la production de portiques de sécurité aux Etats-Unis, alors même qu'il est irremplaçable en radioprotection, en cryogénie, et en recherche de pointe.
  114.  
  115. - Lithium :
  116. Un cas particulier. Des ressources prouvées importantes (un siècle et demi au rythme de production actuel), un métal encore insufisamment bien recyclé (moins de 50% sur les batteries, les taux supérieurs n'existent encore que sur le papier). Des extractions de faible volume par rapport à l'usage total qui en est fait. L'industrie a besoin de métal très pur (99.5% pour les batteries) ce qui exclut de plus en plus de gisements (20% des gisements actuels ne sont pas satisfaisants sur ce critère). Actuellement utilisé comme additif dans les verres et céramiques (25% de son usage actuel), dans les batteries, dans certaines graisses lubrifiantes, puis une foule d'autres usages.
  117. Les besoins du parc automobile, dans l'hypothèse d'une confirmation du développement de l'offre de véhicules électriques, vont faire exploser la demande (estimation d'une demande automobile de 40-50 KT par an, contre une production 2008 de 27 KT).
  118. Imaginons une hypothétique conversion de la totalité des véhicules neufs actuels au tout-électrique. Cela requerrait l'utilisation de la totalité des ressources connues de lithium ayant une pureté suffisante dans la croûte terrestre. En excluant les autres besoins encore majoritaires aujourd'hui. Et avec une production actuelle représentant 2% de la quantité de lithium utilisé dans le monde, il faudrait 50 ans pour extraire la quantité de métal requise pour cette conversion.
  119.  
  120. **
  121. - D'autres métaux en tension ?
  122. J'en fais une seconde liste, soit que la situation est moins grave, soit que l'information soit moins détaillée et provienne de sources plus variées et potentiellement moins fiables.
  123.  
  124. - L'argent.
  125. Son pic est passé depuis longtemps, et comme pour l'or, l'investissement en prospection ne donne pas de résultats. A moins de faire de considérables découvertes, les grands gisements seront épuisés en 2021.
  126.  
  127. - Germanium :
  128. Irremplaçable pour les fibres optiques. Hélas, un sous-produit de la production de Zinc.
  129.  
  130. - Beryllium :
  131. Utilisé dans les réacteurs nucléaires, production risquant d'être compromise par de très hauts niveaux de toxicité.
  132.  
  133. - Scandium :
  134. Irremplaçable pour renforcer l'aluminium. Un seul gisement sur la planète, en scandinavie.
  135.  
  136. - Tungstène :
  137. Entre 50 et 100 ans de réserves, mais dépendance car à 75% produit en Chine.
  138.  
  139. - Gallium :
  140. Rare et très mal recyclé.
  141.  
  142. - Tantale :
  143. Ses seuls sites de production sont des régions en proie à guérilla et guerre civile.
  144.  
  145. - Niobium :
  146. Irremplaçable pour l'acier et les pipelines, 95% de ses réserves sont au Brésil.
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