L’appellation « terre rare » revient souvent dans les sujets géopolitiques ou économiques abordés par les médias. Pour comprendre ce dont il s’agit, il faut revenir au tableau de classification périodique des éléments publié en 1869 par le physicien russe Dimitri Mendeleïev. Ce tableau classe tous les éléments chimiques connus selon leur numéro atomique (nombre de protons dans l’atome considéré). Il a été complété au fur et à mesure des découvertes de nouveaux corps.

Les « terres rares » comprennent les quinze éléments dits « lanthanides », auxquels s’ajoutent l’yttrium et le scandium (ces deux derniers métaux sont dits « de transition », car leur sous-couche électronique est incomplète). Ces dix-sept éléments forment un groupe homogène, avec la même structure électronique externe. Chaque atome comporte trois électrons mobiles.

À la différence des autres éléments du tableau périodique, les terres rares ont des électrons internes, « cachés » à l’intérieur de l’atome, appelés « 4f » par les physiciens. Ces électrons fournissent à chaque terre rare des propriétés physiques exceptionnelles, très différentes les unes des autres.

Parmi les propriétés des terres rares figure l’électromagnétisme, soit une capacité vingt à cent fois supérieure à un aimant classique. 

Parmi ces propriétés figurent l’électromagnétisme – soit une capacité vingt à cent fois supérieure à un aimant classique –, la luminescence, qui permet la transformation du spectre lumineux, et enfin la capacité de transformation des propriétés des métaux usuels par alliage. Les propriétés électromagnétiques permettent principalement de construire les nouvelles générations de moteurs électriques à aimant permanent.

Plus efficaces et moins lourds, ces moteurs sont présents dans tous les domaines : informatique (disques durs, ventilateurs, imprimantes, centres de données), industrie manufacturière, automobile classique (au moins dix moteurs par véhicule, par exemple), automobile électrique, électroménager, industrie aéronautique et spatiale, éoliennes, robotique, construction navale, armement, etc.

Ces propriétés électromagnétiques sont également au cœur des recherches sur la supraconductivité, tout aussi nécessaires aux grands équipements d’exploration scientifique de la matière (le Cern de Genève) qu’au domaine médical (IRM). Les propriétés relatives à la luminescence et à l’optique s’appliquent aux diodes électroluminescentes (LED), aux lasers de puissance, médicaux ou d’usinage, à la radiographie portable, aux dalles de téléviseurs, aux smartphones, etc.

Les terres rares  sont de plus en plus impliquées dans les avancées technologiques transformant notre société.

Les propriétés métallurgiques sont exploitées dans plusieurs domaines industriels : batteries, pots catalytiques de véhicules thermiques, stockage d’hydrogène, barres de contrôle des réacteurs nucléaires, aciers inoxydables spéciaux, alliages aéronautiques, etc. Précisons à cet égard que le lithium, dont il est actuellement beaucoup question s’agissant des batteries pour véhicules électriques, n’est pas une terre rare.

On voit que ces « terres rares » sont de plus en plus impliquées dans les avancées technologiques transformant notre société et dont beaucoup sont intimement liées à la transition énergétique. Elles sont devenues indispensables à l’économie mondiale et l’accès à ces ressources est, pour chaque pays industrialisé, un enjeu stratégique majeur.

Rareté énergivore

Le mot « terre » est ici employé au sens de « minerai », selon le terme français utilisé au XIX^e siècle dans les échanges internationaux. Comme la plupart des métaux, les terres rares n’existent dans le milieu naturel que sous des formes combinées (oxydes, phosphates, silicates, carbonates), présentes à l’état de traces dans un minerai.

Le mot « rare » désigne la proportion infime de ces métaux dans le minerai qui les contient et donc la difficulté que représente leur extraction. Pour un gisement contenant un kilo de terres rares pour une tonne de minerai, l’extraction va nécessiter un travail de carrière de grande ampleur, une manutention et un broyage très énergivores.

Les procédés d’extraction consomment d’énormes quantités d’eau, ressource elle-même rare à certains endroits. Les traitements chimiques à l’acide sulfurique ou chlorhydrique, ou via des solvants, entraînent des rejets systématiques dans l’environnement d’éléments toxiques – dont des métaux lourds, voire des déchets radioactifs. Les conséquences peuvent être désastreuses pour l’environnement si les procédures, quand il y en a, ne sont pas respectées à la lettre. Le peu de scrupules des compagnies minières n’aide pas à cet égard.

« Le Moyen-Orient a le pétrole. Nous, nous avons les terres rares », déclarait le dirigeant chinois Deng Xiaoping en 1987. 

La Chine dispose de pratiquement toute la gamme des terres rares, notamment les plus critiques, comme le néodyme (aimants permanents). L’Empire du Milieu exploite des mines gigantesques implantées sur deux ou trois sites, comme Bayan Obo, en Mongolie intérieure – la plus importante au monde.

Les réserves mondiales en oxydes de terres rares sous forme non raffinée – mais extraites du minerai – sont estimées à 120 millions de tonnes. Elles sont détenues à 37 % par la Chine, devant la Russie (10 %) et les États-Unis (1,2 %). La Chine achète en Afrique tout site pouvant offrir une future opportunité d’extraction. « Le Moyen-Orient a le pétrole. Nous, nous avons les terres rares », déclarait Deng Xiaoping en 1987 après avoir visité Bayan Obo et Baotou, où se situent un site d’extraction et des usines de raffinage.

Xi Jinping s’est rendu en mai 2022 à Ganzhou, dans la province du Jiangxi, où se trouvent une importante mine ainsi qu’un centre d’extraction. Un peu plus tôt, en décembre 2021, l’homme fort de Pékin défendait la création du China Rare Earth Group, issu de la fusion de plusieurs acteurs majeurs, tous chinois. En 2011, la Chine contrôlait plus de 97 % de la production mondiale de terres rares, tout en n’abritant « que » 50 % des réserves terrestres connues.

Levier géopolitique

Elle est depuis devenue le premier producteur mondial de minerai (le territoire contient deux cents mines) ainsi que le premier producteur mondial de terres rares raffinées, et de loin : 70 % des 140 000 tonnes commercialisées en 2020 viennent de Chine, le reste venant d’Australie, de Birmanie et de Madagascar. En raison de ce poids, la Chine détient la clé des cours mondiaux de ces biens précieux.

Cette hégémonie chinoise est le résultat d’une politique massive d’investissements d’État conduite depuis longtemps, et de sacrifices environnementaux totalement assumés. L’industrialisation du pays, menée à marche forcée, fait que la Chine est aussi devenue le plus grand utilisateur mondial de ces ressources, d’abord réservées à ses propres besoins.

L’Empire du Milieu ne se cache pas de disposer d’un levier politique puissant. Indispensables au développement de nos technologies de pointe et donc à la réalisation de notre transition énergétique, les terres rares représentent désormais une source majeure de tensions géopolitiques et économiques.

La Chine peut asphyxier du jour au lendemain l’industrie et l’économie occidentales en provoquant une montée des cours. 

La Chine peut asphyxier du jour au lendemain l’industrie et l’économie occidentales en provoquant une montée des cours, ou pire, une pénurie, aux conséquences équivalentes à l’actuelle raréfaction des ressources disponibles en énergies fossiles. L’intérêt immédiat de la Chine, compte tenu de son poids au sein du commerce international, n’est certes pas de recourir à une telle extrémité. La menace existe néanmoins.

À la suite de l’offensive de l’ancien président américain Donald Trump contre le géant chinois des télécommunications Huawei, Pékin avait aussitôt brandi la réduction d’exportations de terres rares vers les États-Unis. Ce contexte a contraint les États-Unis à investir dans des projets miniers au Canada et à rouvrir leur unique mine, en Californie, fermée en 2015.

Pour des raisons sans grand rapport avec leur abondance, les problèmes d’approvisionnement en terres rares pourraient freiner la transition écologique. Les pays occidentaux, États-Unis en tête, ont parfaitement conscience de ne pas pouvoir reconstituer une filière industrielle dédiée en-deçà d’un délai d’au moins une décennie, selon les experts les plus optimistes.

Recyclage et substituts

Une voie de court terme prometteuse existe pourtant pour s’affranchir des gisements miniers et de leurs contreparties géographiques, environnementales et économiques. Il s’agit du recyclage des objets existants, afin de récupérer les précieux éléments qu’ils contiennent. Les efforts se tournent vers l’utilisation des montagnes de déchets technologiques produits par nos sociétés, dont il est admis qu’ils représentent « une mine hors sol ».

Des industriels européens et japonais s’attellent à la mise au point de telles filières de valorisation des déchets, lesquelles devront toutefois se révéler respectueuses de l’environnement et économiquement viables. Nous n’en sommes qu’au début.

À plus long terme, l’intérêt stratégique de ces éléments et les risques présentés par leur approvisionnement poussent dirigeants et industriels à leur chercher des produits de substitution. Des recherches s’engagent notamment dans le domaine de la chimie du solide. Or les propriétés des terres rares, reposant sur leur configuration électronique très particulière, rendent ce projet difficile.

S’agissant du magnétisme, des travaux ont néanmoins montré qu’en nano-structurant des particules contenant des éléments simples et largement disponibles comme le fer, le cobalt et le carbone, il est possible d’obtenir des propriétés magnétiques proches de celles d’aimants permanents élaborés à partir de terres rares. Là encore, ce n’est qu’un début.