600 emplois pour recycler les terres rares et métaux stratégiques

Les terres rares et métaux stratégiques sont devenus quasiment incontournables dans les moteurs et batteries des véhicules électriques, mais aussi, pour ne citer que les utilisations les plus connues, dans les pots d’échappement catalytiques, les téléphones portables, les écrans plats et les cellules photovoltaïques. Le pôle de compétitivité Team2, implanté à Loos-en-Gohelle (62), estime que leur recyclage sera créateur d’une centaine d’emploi directs dans la région Nord-Pas-de-Calais, sur les 5 années à venir.

INDIUM

Aujourd’hui encore, le discours des détracteurs au développement des véhicules électriques s’appuie, en partie, sur la consommation en terres rares et métaux stratégiques nécessaires à la fabrication des moteurs à aimant permanent et des batteries. Les véhicules thermiques ne sont cependant pas mieux lotis, puisque leurs pots d’échappement catalytiques en exploite des volumes bien plus importants. Et en dehors de la mobilité, ce sont, par exemple, les lampes à basse consommation d’énergie ou les téléphones portables qui en contiennent.

Sans recyclage, les réserves en indium, ce métal rare utilisé pour réaliser les écrans plats et cellules photovoltaïques, seront épuisées dans une fourchette de 10 à 15 ans, comme le souligne Christian Traisnel, directeur général du pôle de compétitivité Team2. Une situation bien entendu liée à la forte croissance de la demande. En « 1990, on produisait 100 tonnes d’indium dans le monde chaque année, aujourd’hui c’est 2.000 tonnes ».

ECOLES, UNIVERSITÉS ET PME

Voilà pourquoi il est nécessaire de mettre en place des filières de récupération. « Tout le recyclage est un secteur d’avenir et c’est ce sur quoi nous voulons nous positionner. L’objectif est de développer l’emploi et l’innovation et de renforcer le tissu local des PME, en faisant que notre région devienne la première pour le recyclage des terres rares et des métaux stratégiques », explique Christian Traisnel.

Le pôle de compétitivité Team2 qu’il dirige a lancé officiellement lundi 19 mai 2014 une action de recherche et développement sur le sujet. « On va trouver des écoles, des universités, qui ouvrent des tiroirs, apportent des idées », mais aussi des PME prêtes à mettre en place des industries à la suite. Christian Thomas explique : « Pour aller chercher les métaux stratégiques dans les déchets, c’est une succession d’étapes technologiques. Cela nécessite de lier les acteurs qui n’ont pas l’habitude de se parler et c’est le rôle du pôle de compétitivité. Il faut inventer cette nouvelle métallurgie permettant de traiter ces nouvelles matières ».

ACTIONS

Pour autant, la région Nord-Pas-de-Calais fait déjà preuve d’un certain dynamisme dans le domaine, après avoir été une terre d’accueil à nombre d’entreprises aux activités hautement polluantes. Elle compterait déjà près de « 500 emplois directs et indirects dans le secteur du recyclage des métaux stratégiques », auxquels s’ajouterait une centaine de nouveaux postes en 5 ans.

C’est dans cette optique que le pôle s’active sur 3 fronts. Il compte ainsi « accompagner le développement des filières à responsabilité élargie pour la valorisation des métaux stratégiques », en visant en priorité les déchets d’équipements électriques et électroniques, les lampes, les véhicules hors d’usage, les piles et les accumulateurs. Il s’agit aussi de « certifier les installations de recyclage, pour que certains déchets ou fractions riches en métaux stratégiques soient orientés vers des installations performantes et présentant des garanties environnementales et sanitaires ». Enfin, le pôle souhaite « mobiliser les acteurs publics et privés de la recherche » autour du sujet.

TANTALE ET ANTIMOINE

Si l’association se veut si dynamique autour des métaux stratégiques et des terres rares, c’est qu’ils ont un impact conséquent dans l’élaboration et le déploiement de nouvelles technologies, créant une certaine dépendance par rapport à diverses régions du monde. Ainsi, le tantale utilisé pour les tablettes électroniques n’est exploité qu’en Australie et en Afrique. Mais aujourd’hui, ce métal gris-bleu, bon conducteur électrique et thermique, est perdu lors du recyclage. Un des objectifs du pôle est de le récupérer pour le réutiliser.

Autre exemple proposé par Christian Traisnel, celui de l’antimoine. « Produit à plus de 90% en Chine, dans le Yunnan », ce matériau touche à sa pénurie, alors qu’il est indispensable dans les retardateurs de flamme et les produits ignifugés. « On a donc besoin d’aller chercher l’antimoine dans les déchets, car sinon, on n’en aura plus pour construire des sièges d’avion », cite-t-il en exemple.

NYRSTAR

Revenons à l’indium. Nyrstar, premier producteur mondial de zinc raffiné, a lancé en 2009 la première production d’indium métal, en sous-produit du zinc, dans son usine d’Auby (59), grâce à de nouvelles capacités de raffinage polymétalliques. Xavier Constant, directeur du développement Europe et Etats-Unis de l’entreprise, indique : « Nous allons évoluer et essayer d’extraire les sous-produits et donc un certain nombre de métaux que nous ne valorisions pas » et qui finissaient dans les bassins. Nyrstar est ainsi le seul producteur d’indium en Europe, avec 40 tonnes mis sur le marché en 2013.

Avec des réserves qui s’épuisent de plus en plus rapidement, les filières du recyclage sont indispensables. Elles permettront de faire reculer des échéances, désormais perçues comme trop proches, qui marqueraient la fin de matières et matériaux devenus incontournables à la fabrication de nos outils et attributs usuels. Mais c’est aussi de lutte contre toutes les formes de gaspillage qu’il s’agit, ce qui passe par un respect des produits manufacturés dont il faudrait revoir à la hausse la durée de vie !

Métaux Stratégiques: France-Chine et Intelligence Economique à Fragmentation

L’IE à Fragmentation (IEF) était fondée par la production et le commerce des matières premières. Les métaux stratégiques utilisent-ils cette IEF en France ou en Chine ?

 Trois grandes familles d’intelligences économiques liées entre-elles forment l’Intelligence Economique à Fragmentation (IEF): intelligences économiques défensive, offensive et thématique.

Les utilisations française et chinoise de l’IEF sont-elles comparables ? Comment identifier les matières premières vraiment stratégiques pour les acteurs industriels?

Quelle différence entre matières premières critique – qui intègre une dimension évolutive – et stratégique, intégrant un aspect de souveraineté pour un Etat, sujet ô combien d’actualité?

L’exemple des terres rares illustre-t-il la difficulté pour les entreprises à adapter leur stratégie, au concept d’une consommation compétitive ?

Au-delà de la capacité à développer des solutions de substitution, la prise en compte des intérêts des entreprises légitime au niveau de l’Etat annonce-t-elle la conduite d’une politique publique de sécurisation des approvisionnements? Ce qui ne signifie pas nécessairement indépendance d’approvisionnement mais bien plutôt d’éviter de dépendre d’un nombre limité de fournisseurs.

Faut il exclure la renaissance d’une industrie minière sur le sol national en dépit que la France n’a pas développé de prospection de ces métaux rares, n’a aucun projet d’ampleur dans ce domaine, alors que des géants miniers se sont développés dans diverses parties du monde. Sans ces métaux critiques et stratégiques comment imaginer notre industrie de demain ?

Batterie en fin de vie : partenariat Snam-CEA pour récupérer les métaux stratégiques

La société de recyclage de piles & accumulateurs Snam et le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) ont conclu un partenariat pour améliorer les procédés de récupération de  contenus dans des batteries Nickel-Métal-Hydrure et Lithium-Ion.

Ils travailleront sur l’optimisation de procédés afin que des métaux tels que les terres rares (La, Ce, Nd, Pr), le cobalt, le nickel, le cuivre, l’aluminium, le manganèse soient récupérés, séparés et purifiés. « Les procédés envisagés n’émettent pas de substance gazeuse nocive et fournissent des matériaux de haute pureté », pointe un communiqué commun aux deux partenaires.

« Afin de répondre aux demandes actuelles et futures des producteurs, ce partenariat permet d’anticiper la diversité des technologies prochainement mises sur le marché et d’installer les équipements nécessaires polyvalents aujourd’hui afin de traiter, recycler et récupérer les métaux contenus dans les batteries de demain » assure Eric Nottez, Président de Snam.

Selon le Snam, le développement du marché des véhicules électriques et hybrides conduira à une forte croissance à venir des volumes de batteries Nickel Métal hydrure et Lithium-ion à recycler.

Toutefois, si la directive européenne 2006/66/CE a fixé un objectif de 45% de taux de collecte des piles et accumulateurs usagés en 2016, ce chiffre s’annonçait en novembre 2013 difficile à obtenir.

Métaux stratégiques, terres rares: un rapport souligne leur rôle dans les énergies renouvelables

Méconnus mais indispensables, ces composants de high-tech sont des enjeux économiques et géopolitiques, devenus très importants dans les ENR, pointe un rapport parlementaire.

Le Sénat publie le rapport « Les enjeux des métaux stratégiques: le cas des terres rares », signé par les députés Claude Birraux et Christian Kert.(tous deux UMP).

Compte-rendu de tables rondes réunies en mars et d’une réunion du 21 juin de l’Office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et technologiques (Opecst), ce rapport est riche d’informations. Il souligne l’aspect mouvant de la définition de métal stratégique. Ainsi la crise du palladium en 2000 a-t-elle amené à une substitution rapide, par les constructeurs automobiles, au profit du platine.

On y trouve un état des lieux instructif sur ces métaux méconnus mais employés dans les lampes basse consommation, les batteries, etc.

Claude Birraux, président de l’Opecst, rappelle que de nombreux dirigeants ont pris conscience de l’importance de la question en 2010, lorsqu’un incident de frontière entre la Chine et le Japon a conduit à un embargo chinois menaçant l’activité industrielle nippone.

A l’occasion de cette audition, nous avons constaté que les métaux stratégiques, peu connus du grand public, sont devenus indispensables au développement de nombreuses nouvelles technologies, en raison de propriétés physico-chimiques très spécifiques. C’est le cas pour les énergies renouvelables.

L’éolien peut très difficilement se passer de néodyme, un métal de la famille des terres rares, utilisé dans la fabrication des turbines les plus performantes. C’est tout aussi vrai des panneaux solaires en couche mince, plus performants et plus prometteurs que les panneaux traditionnels à base de silice.

Dans ses conclusions, le rapporteur observe « l’insuffisance et le morcellement de la formation et de la recherche sur les métaux stratégiques », un problème qui affecte l’ensemble de la métallurgie. « Il est significatif que plus aucune école d’ingénieur ne comporte le terme métallurgie dans son intitulé! (…) Cette situation apparaît d’autant plus insatisfaisante que la formation et la recherche en métallurgie perdurent aux Etats-Unis et se développent en Chine comme au Japon. »

Il souligne aussi la nécessite de réduire la dépendance française vis-à-vis de ces métaux, citant les recherches sur le recyclage et les travaux de Rhodia Terres Rares.

« Nous suggérons de compléter les recherches en cours sur le recyclage des métaux stratégiques, par l’étude des possibilités de substitution de ces métaux, à l’égal de ce qui se fait au Japon. »

Claude Birraux estime également que l’éco-conception doit devenir la norme et la traçabilité des produits et alliages utilisant des métaux stratégiques doit être mise en place afin de favoriser le recyclage ».

Perspectives futures pour le recyclage des terres rares

L’ADEME a identifié les principaux freins au recyclage des terres rares et des métaux précieux. En retour, les actions proposées pour lever ces freins s’articulent autour des quatre axes suivants :

• « Agir en amont de la chaîne de recyclage » : Favoriser l’éco-conception en facilitant la séparation des composants afin qu’ils puissent subir un traitement spécifique (Accumulateurs, aimants). Impliquer les producteurs pour la recherche de solutions de recyclage pour des produits qui peuvent être spécifiques et dont la composition varie selon les producteurs (ex : les LED).
• « Mobiliser le gisement » : Il pourra être envisagé d’élargir le champ des produits collectés mais aussi de séparer certains produits pour les traiter de manière spécifique (ex : écrans LCD).
• « Orienter et soutenir la R&D » : Améliorer les techniques disponibles et développer de nouvelles techniques de recyclage pour les métaux qui ne disposent pas encore de techniques de recyclage.
• « Activer le recyclage » : Selon deux méthodes complémentaires : l’obligation réglementaire et les incitations financières.

Recyclage des terres rares, l’idée lumineuse de Rhodia

LA ROCHELLE, Charente-Maritime (Reuters) – Rhodia vient d’investir 15 millions d’euros dans deux unités industrielles en France pour recycler les ampoules basse consommation qui contiennent les métaux précieux issus de six terres rares dont le prix ne cesse d’augmenter.

Selon le groupe Solvay, qui a repris Rhodia en 2011, seule l’usine de La Rochelle produit dans le monde des terres rares issues du recyclage des lampes, qui en tirent leur luminescence.

Ces terres, 17 éléments naturels d’origine minérale, se trouvent dans nombre de technologies utilisées régulièrement dans la vie courante, comme les pots catalytiques, les écrans LCD, les microprocesseurs et les ampoules à basse consommation.

L’usine Solvay-Rhodia de La Rochelle (Charente-Maritime), née en 1948 sous le nom de Société française de terres rares pour fabriquer des pierres à briquet, peut en produire treize, quatre d’entre elles n’ayant pas d’application industrielle.

Parmi elles, on trouve six terres rares qui se trouvent dans les lampes basse consommation — lanthane, cérium, europium, terbium, gadolinium et yttrium.

C’est d’ailleurs dans cette unité industrielle que deux chercheurs ont trouvé le procédé permettant de les recycler, qui est devenu le projet baptisé Coléop’terre.

« Au prix pratiqué avant les années 2008, le procédé n’était pas suffisamment compétitif pour être développé sur le plan industriel », indique Frédéric Fournet, directeur de l’usine de La Rochelle.

PÉKIN A RESTREINT SES EXPORTATIONS

Mais la situation a changé car la Chine, qui possède environ 25% des réserves mondiales naturelles de terres rares et détenait 98% du marché mondial, a depuis 2009 peu à peu fermé des sites de production et instauré des quotas d’exportation.

Les dirigeants chinois ont ainsi voulu mettre fin aux excès d’un processus qui impliquait une surexploitation des ressources avec une assez faible valeur ajoutée sur leur territoire.

Avant que Solvay-Rhodia ne se lance dans le recyclage, les poudres luminophores se retrouvaient à la décharge.

Le savoir-faire du chimiste et un investissement de 15 millions d’euros ont permis au projet de se concrétiser en 2012, sur les sites de Saint-Fons (Rhône), près de Lyon, et de La Rochelle, où les terres rares sont valorisées.

L’unité rochelaise traite les poudres conditionnées dans l’usine de Saint-Fons, d’où elles sont expédiées en sachets. Avant l’intervention de Solvay, des sociétés spécialisées du monde entier collectent les lampes, en valorisent le verre dont elles sont constituées à 88%, les plastiques, le mercure et les métaux, et envoient les poudres vers l’usine du Rhône.

« Saint-Fons fait un premier tamisage pour éliminer la silice (verre), et ensuite une première opération chimique qui permet de démercuriser la poudre de manière significative. A La Rochelle, nous opérons deux étapes chimiques pour séparer encore les terres rares », indique Frédéric Fournet.

Au bout d’un processus complexe, les terres rares vont être séparées pour un taux de recyclage de l’ordre de 80%.

LE DÉBUT D’UNE AVENTURE

« Le recyclage est un des piliers de notre propre approvisionnement, de notre rentabilité car cela nous permet d’accéder à des prix en dessous de ceux du marché, et il nous permet d’effectuer un travail à façon sur des terres rares impures apportées par des clients », ajoute le directeur.

Dans une usine qui produit 10.000 tonnes de terres rares chaque année pour un marché mondial de 150.000 tonnes, le recyclage représente encore de petites quantités.

« Nous sommes au début du recyclage mais à terme notre objectif est qu’il représente 50% de nos activités de l’électronique », précise le dirigeant.

« Nous sommes dans le top trois mondial sur nos marchés qui concernent la dépollution automobile (produits entrant dans le système catalytique sur les lignes d’échappement-NDLR), et bien sûr l’électronique, notamment l’éclairage des écrans LCD et des téléphones, les vibreurs des téléphones et les micro-condensateurs, et enfin le polissage des micro-composants électroniques », assure Frédéric Fournet.

L’aventure n’en est qu’à son début. Des procédés de recyclage de terres rares s’appliquant à d’autres produits sont à l’étude au sein de la division recherche et développement de La Rochelle, qui emploie 30 chercheurs sur un effectif global dans l’usine de 376 salariés.

Etat du recyclage des terres rares et des métaux stratégiques

 

Cas des lampes fluo-compactes :

Pour les lampes fluo-compactes la situation est quelque peu différente puisque l’entreprise Rhodia (groupe Solvay) est en train de mettre en place une filière de recyclage de six terres rares contenues dans les lampes fluo-compactes (lanthane, cérium, terbium, yttrium, europium et gadolinium). Cette opération est réalisée sur deux sites, le premier étant chargé d’extraire les terres rares des poudres luminophores, le second étant chargé de leur retraitement.

Terres rares : la high-tech à quel prix?

Durant des siècles, néodyme, yttrium ou lanthane paraissaient sans valeur. Aujourd’hui, ces métaux appelés terres rares sont indispensables à la fabrication des smartphones, éoliennes et autres véhicules hybrides. Mais leur extraction demeure coûteuse et polluante. Smartphones, éoliennes, véhicules hybrides ou électriques, toutes les technologies qui nous entourent contiennent des terres rares. Durant des siècles, néodyme, yttrium, dysprosium ou lanthane paraissaient sans valeur ; nous ignorions tout de leurs propriétés — et même jusqu’à leur existence. Aujourd’hui, ce groupe de métaux difficiles à détecter constitue une matière première plus précieuse que le pétrole et représente un marché juteux, en particulier pour la Chine qui extrait la quasi-totalité de ces minerais indispensables à notre avenir. Mais les processus de séparation pour obtenir des métaux de grande pureté demeurent énergivores et extrêmement polluants — et produisent pour certains des déchets radioactifs. Un comble, lorsqu’on sait que la plupart des énergies renouvelables ont recours aux terres rares… Pourtant, personne ne semble prêt à y renoncer : les chercheurs se mettent ainsi en quête de moyens d’extraction plus propres, ou de procédés de recyclage des terres rares contenues dans les déchets industriels. De la Chine à la Saxe, en passant par la mine de Mountain Pass en Californie, ce documentaire dévoile les enjeux environnementaux, économiques et technologiques de cette industrie en plein essor.

Documentaire de Christian Schidlowski (52mn – Allemagne, 2013) :

Union Européenne : huit métaux stratégiques sous le risque de pénurie

Le Centre commun de recherche européen (JRC) alerte du risque de pénurie, d’ici à 2030 en Europe, de huit métaux stratégiques utilisés dans les cellules photovoltaïques, les turbines d’éoliennes, les batteries et moteurs des véhicules électriques et les dispositifs d’éclairage.

Le dysprosium, le néodyme, l’europium, et le terbium figurent parmi les terres rares classées à haut risque de pénurie en Europe en 2020-2030 par le JRC

Dans un rapport publié le 4 novembre 2013,  le JRC a alerté du « risque de pénurie » en 2020-2030 de huit métaux stratégiques utilisés dans les technologies énergétiques à faible émission de carbone identifiées dans le plan européen SET adopté en 2008.

Ce rapport poursuit les travaux menés dans une précédente étude du JRC datée de 2011. Il s’appuie également sur les scénarios présentés en 2011 dans la feuille de route de l’UE « Energie 2050 » visant la décarbonisation du système énergétique.

Le JRC identifie 12 métaux stratégiques « critiques et quasi-critiques » pour lesquels le développement des technologies énergétiques nécessitera de s’approvisionner sur le marché mondial, sur la décennie 2020-2030. Le risque de pénurie de ces matières premières, sujettes à la volatilité des prix, « provient de la dépendance de l’UE sur les importations (Chine, ndlr), de la demande croissante à travers le monde et des raisons géopolitiques ».

Terres rares : le dysprosium « le plus à risque »

Parmi eux, huit métaux sont classés « à haut risque ». Six sont des terres rares, indispensables notamment à la miniaturisation de technologies « préoccupantes ». Elles sont utilisées pour les véhicules électriques, l’énergie éolienne et solaire ainsi que l’éclairage, souligne le JRC.

Il s’agit du dysprosium (Dy), du néodyme (Nd) et du praséodyme (Pr) utilisés pour fabriquer les aimants des génératrices éoliennes et des moteurs des véhicules hybrides et électriques. Auxquels s’ajoutent l’europium (Eu), le terbium (Tb) et l’yttrium (Y) qui servent dans les phosphores utilisés dans les ampoules, tubes fluorescents ou écrans de télévision, ainsi que le gallium (Ga) et le tellure (Te) de cadmium utilisés dans la production de cellules solaires.

Quatre autres métaux sont « quasi-critiques » : le platine (Pt) (catalyseur pour les piles à combustible), l’indium (In) (composant de cellules solaires), le graphite (C) (fabrication de piles alcalines et lithium-ion pour les véhicules hybrides et électriques) et le rhénium (Re) (alliage de turbines). Les conditions du marché pour ces métaux « doivent être surveillés au cas où ils se détériorent. Ce qui augmente le risque de goulots d’étranglement de la chaîne d’approvisionnement », préviennent les chercheurs.

Le dysprosium a été identifié comme étant « le plus à risque » parmi les terres rares. L’UE devrait exiger 25% de l’offre mondiale en 2020-2030 pour répondre à la demande de l’Union pour les véhicules hybrides et électriques et les éoliennes, table le JRC.

La demande européenne de lithium est, elle, estimée à près de 15% de l’offre mondiale tandis que celle du graphite est à 10% pour les batteries des véhicules électriques.

Autosuffisance européenne : possible ou pas ?

Augmenter l’offre primaire, favoriser le recyclage et la substitution des terres rares sont préconisés par le JRC pour limiter les risques de pénurie. Comment ? « De nombreuses initiatives » sont en cours permettant de réduire les coûts de ces métaux. Pour le gallium et le tellure (cellules solaires), les données indiquent que l’Europe dispose déjà d’un certain degré d’autosuffisance mais « des opportunités peuvent exister pour créer de nouvelles raffineries pour stimuler la reprise de ces matériaux », indiquent les chercheurs.

Des « améliorations significatives » ont déjà été réalisées en matière de recyclage des flux de déchets post-industriels dans la fabrication d’aimants ou de semi-conducteurs, souligne le JRC. Ainsi, les taux de recyclage pour le néodyme, le praséodyme et le dysprosium (utilisés pour les aimants) sont compris entre 1 et 10%. Tandis que pour le gallium (cellules solaires), ils sont de l’ordre de 10 à 25%. En revanche, les taux de recyclage s’élèvent à moins de 1% pour l’yttrium, l’europium et le terbium utilisés pour les luminophores pour l’éclairage.

Pour certains matériaux, il est également possible « de réduire l’utilisation d’un métal particulier ou le remplacer complètement ». Par exemple, afin de limiter l’usage du néodyme ou du disprosium, les moteurs à aimant permanent peuvent être remplacés par des moteurs supraconducteurs (niobium…). D’autres matières à propriété magnétique, comme le samarium allié au cobalt, peuvent être une alternative au néodyme « en termes de performance » d’aimants. La lampe à diode électroluminescente (LED) peut aussi être une alternative à la technologie d’éclairage à phosphore permettant de limiter l’utilisation du terbium et de l’europium.

Le JRC préconise d’accélérer la R&D en matière de stockage stationnaire d’énergie notamment. « Il existe de nombreuses stratégies d’atténuation des risques disponibles mais une combinaison d’actions est requise de la part des gouvernements et des industriels », estime le JRC.

Terres rares : propriétés, usages et types de gisement

Les éléments de terres rares (ETR) regroupent 17 éléments chimiques relativement abondants dans la croûte terrestre : les lanthanides (15 éléments, numéros atomiques 57 à 71), en plus du scandium et de l’yttrium.

Les ETR sont subdivisés en deux groupes, soit les terres rares légères, les plus abondantes, et les terres rares lourdes, les moins abondantes. Dans la nature, on trouve généralement les ETR agglomérés dans certains types de roches et de minerais.

Les principaux minéraux de terres rares sont la bastnaésite, la monazite, la xénotime, la parisite. Chaque minéral présente un contenu différent en terres rares. Pour séparer les éléments de terres rares, plusieurs phases de concentration minérale, d’attaque aux acides, de chloration, d’extraction par solvant, de précipitation sélective et de dissolution sont nécessaires. Des oxydes purs (à plus de 99 %) sont ensuite utilisés pour la fabrication des divers produits.

Usages

Les ETR ont commencé à être utilisés à grande échelle au cours des années 50, à la suite de la découverte de méthodes efficaces de séparation des différents éléments.

Les ETR sont utilisés dans une multitude d’applications, notamment dans le raffinage du pétrole, la fabrication de verres, de céramiques, de batteries rechargeables, d’éoliennes, de baladeurs numériques. Ils sont utilisés également dans la fabrication d’écrans de téléviseurs et d’ordinateurs, d’ampoules lumineuses ultra-efficaces, de systèmes de radar, de convertisseurs catalytiques, de superconducteurs et d’aimants permanents (notamment utilisés dans les moteurs électriques). En général, les usages sont très spécifiques.

En raison de leurs propriétés uniques, l’avenir des ETR est prometteur, particulièrement dans le domaine de la haute technologie.

Types de gisements

On distingue plusieurs types de gisements de terres rares :

• les gisements associés aux carbonatites;
• les gisements associés aux complexes intrusifs peralcalins;
• les gisements associés aux formations de fer (type fer-oxydes);
• les gisements associés à des dépôts alluviaux (placers);
• les gisements associés à des veines métasomatiques;
• les gisements associés aux complexes intrusifs hyperalcalins.

Gisements associés aux carbonatites

De nombreuses carbonatites sont enrichies en minéraux de terres rares. Ces carbonatites forment des massifs intrusifs de petite dimension (3 à 5 km) à l’intérieur des complexes alcalins. Elles sont enrichies principalement en terres rares légères (Castor, 2008). La minéralisation en terres rares se trouve au cœur de la carbonatite ou dans des filons, des réseaux de veines ou d’amas à l’extérieur de la carbonatite.

Les minéralisations en terres rares des gisements de Mountain Pass, Bear Lodge (États-Unis), Bayan Obo (Chine), Palabora (Afrique du Sud) ainsi que d’Oka et de Saint-Honoré (Canada) sont encaissées dans des intrusions de carbonatite.

Gisements associés aux complexes intrusifs peralcalins

Plusieurs dépôts sont associés à des roches ignées peralcalines (granite, pegmatite granitique, syénite). Ce sont des gisements de gros volumes, mais de faible teneur. Ils sont, en général, enrichis en terres rares lourdes comme l’yttrium et le zirconium et certains dépôts peuvent renfermer du béryllium, du niobium et du tantale.

Les gisements de terres rares associés aux roches ignées peralcalines sont notamment ceux de Thor Lake (Territoires du Nord-Ouest, Canada), Lackner Lake (Ontario, Canada), Strange Lake et Kipawa (Québec, Canada) ainsi que Mountain Pajarito (États-Unis).

Gisements associés aux formations de fer (type fer-oxydes)

Des minéralisations en cuivre-or-oxydes de fer contiennent aussi des ETR, de l’yttrium et de l’uranium. Ces gisements hydrothermaux, riches en magnétite, sont souvent associés au magmatisme felsique. Les ETR sont exploités à titre de sous-produits de l’extraction du fer, du cuivre et de l’or.

Les minéralisations en terres rares associées aux formations de fer comprennent les gisements Olympic Dam (Australie), Bayan Obo (Chine), Salobo (Brésil), Pea Ridge (Missouri, États-Unis), Kwyjibo (Québec, Canada).

Gisements associés à des dépôts alluviaux (placers)

Des concentrations à caractère économique de terres rares peuvent se trouver dans des dépôts alluviaux. La plupart de ces dépôts sont d’âge tertiaire ou quaternaire. Ils sont issus de la dégradation de roches granitiques ou de roches métamorphiques de haut grade et de la concentration des minéraux lourds. Des placers d’âge précambrien contiennent aussi des minéralisations en terres rares. En certains endroits, le minerai de terres rares est exploité comme sous-produit de l’extraction de minerais d’ilménite et de zircon.

Les minéralisations en terres rares associées aux placers comprennent entre autres les dépôts d’Oak Grove (Idaho, États-Unis), de Hilton Head Island (Caroline, États-Unis), d’Elliot Lake et de Bald Mountain (Ontario, Canada).

Gisements associés à des veines métasomatiques

Des minéralisations en terres rares se trouvent également dans des réseaux de veines qui recoupent des roches alcalines. Dans certains cas, il s’agit de veines de quartz-carbonate-fluorite-parisite d’origine hydrothermale tandis que, dans d’autres, ce sont des veines de roches ultramafiques ou des dykes de lamprophyre (Harvey et coll., 2002). Les minéralisations sont, en général, enrichies en terres rares légères et en yttrium.

Les minéralisations en terres rares associées aux veines sont notamment celles de Lemhi Pass et de Powderhorn (États-Unis) et d’Hoidas Lake (Saskatchewan, Canada). Au moins deux mines associées à des veines de baestnasite-barite-carbonate dans une syénite à quartz sont connues en Chine.

Gisements associés aux complexes intrusifs hyperalcalins

Les complexes intrusifs hyperalcalins (syénite à néphéline, syénogabbro, phonolite) peuvent renfermer des éléments de terres rares comme substances économiques principales, mais aussi afficher des teneurs intéressantes en tantale et en niobium .

La minéralisation en tantale-niobium et terres rares du gisement de Motzfeldt Centre, dans le sud du Groenland, est un cas typique de minéralisations associées aux complexes intrusifs hyperalcalins.