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L'industrie américaine des terres rares peut-elle rebondir ?
Les éléments de terres rares étaient obscurs jusqu'à l'année dernière, lorsque la Chine, leur principal producteur, a resserré les quotas d'exportation sur les matériaux. Les éléments de terres rares sont utilisés dans une multitude de technologies, notamment les aimants pour éoliennes, les batteries de voitures hybrides, les ampoules fluorescentes et les disques durs.
Montée en puissance: L'usine de séparation de la mine Molycorp Mountain Pass en Californie. La société minière pourrait dépenser 400 millions de dollars pour augmenter sa production.
La Chine n'est pas le seul pays à disposer d'importantes réserves de ces précieux matériaux ; en fait, les États-Unis étaient leur principal producteur jusqu'aux années 1990, lorsque les Chinois ont commencé à réduire les coûts des Américains. Aujourd'hui, des entreprises aux États-Unis et en Australie augmentent la production sur deux sites riches en terres rares, mais le processus prendra des années. Passer des roches aux métaux et alliages purs nécessaires à la fabrication nécessite plusieurs étapes que les entreprises américaines n'ont plus l'infrastructure ou la propriété intellectuelle pour effectuer.
Contrairement à leur nom, les métaux des terres rares sont abondants dans la croûte terrestre et des réserves importantes sont concentrées aux États-Unis, en Australie, au Brésil et dans d'autres pays. Selon le U.S. Geological Survey, il y a 13 millions de tonnes de terres rares extractibles aux États-Unis, 5,4 millions en Australie et 19 millions en Russie et dans les pays voisins. En 2009, la Chine en comptait 36 millions.
Dans les années 1970 et 1980, la mine Mountain Pass en Californie produisait plus de 70 % de l'approvisionnement mondial. Pourtant, en 2009, aucun n'a été produit aux États-Unis, et il sera difficile, coûteux et long de redémarrer. Lorsque vous arrêtez l'exploitation minière dans ce pays, alors que les investissements diminuent, l'expertise sur les technologies de pointe est également exportée, explique Carol Raulston, porte-parole de la Association nationale des mines . Chercheur de terres rares Karl Gschneidner du Ames National Laboratory dans l'Iowa constate également un manque de ce qu'il appelle l'infrastructure intellectuelle pour le développement de la technologie des terres rares aux États-Unis.
Les deux mines qui augmenteront le plus rapidement leur production sont Mountain Pass, en cours de développement par Molycorp , et la mine Mount Weld, qui est développée par Lynas , à l'extérieur de Perth, en Australie. Mountain Pass a l'avantage d'avoir déjà été établi. Mais l'entreprise ne peut pas utiliser les procédés utilisés à l'apogée de la mine : ils sont à la fois économiquement et écologiquement non durables.
Plusieurs facteurs rendent compliquée la purification des terres rares. Premièrement, les 17 éléments ont tous tendance à se produire ensemble dans les mêmes gisements minéraux, et parce qu'ils ont des propriétés similaires, il est difficile de les séparer les uns des autres. Ils ont également tendance à se produire dans des gisements contenant des éléments radioactifs, en particulier du thorium et de l'uranium. Ces éléments peuvent devenir une menace si les résidus, le déchet boueux de la première étape de séparation des terres rares des roches dans lesquelles elles se trouvent, ne sont pas traités correctement.
Mountain Pass est entré en déclin dans les années 1990 lorsque les producteurs chinois ont commencé à réduire les prix de la mine en même temps qu'il y avait des problèmes de sécurité avec les résidus. Lorsque la mine Mountain Pass fonctionnait à pleine capacité, elle produisait 850 gallons d'eau salée contenant ces éléments radioactifs chaque heure, chaque jour de l'année. Les résidus ont été transportés par un pipeline de 11 milles vers des bassins d'évaporation. En 1998, Mountain Pass, qui appartenait alors à une filiale de la compagnie pétrolière Unocal, a eu un problème de fuites de résidus lorsque le pipeline a éclaté ; quatre ans plus tard, le permis de l'entreprise pour le stockage des résidus est devenu caduc.
Pendant ce temps, tout au long des années 90, les mines chinoises ont exploité leur emprise sur le marché des terres rares. Les Chinois ont commencé à déterrer les éléments en tant que sous-produit d'une mine de minerai de fer appelée Bayan Obo dans la partie nord du pays ; obtenir les deux produits sur le même site a contribué à maintenir les prix bas au départ. Et le pays a investi dans la R&D autour du traitement des éléments de terres rares, ouvrant finalement plusieurs petites mines, puis encourageant les fabricants qui utilisent ces métaux à installer des installations dans le pays.
Pendant ce temps, la demande mondiale d'éléments de terres rares a augmenté. Cette année, la demande était de 125 000 tonnes ; d'ici 2015, il devrait atteindre 225 000 tonnes, et le porte-parole de Molycorp, Jim Sims, note que cette projection n'inclut pas l'industrie des éoliennes, qui devrait être un marché majeur. Des éoliennes à la pointe de la technologie comme celles qui seront installées dans le plus grand parc éolien du monde, une installation de 845 mégawatts dans l'Oregon, utilisent des aimants en terres rares à haut rendement. Ils peuvent être un dixième de la taille et du poids d'aimants comparables mais tout aussi puissants. Chacun de ces aimants nécessite une tonne de terres rares, dit Sims.
Molycorp a renouvelé le permis minier de Mountain Pass et a commencé sa propre R&D en 2004. Cette année, en utilisant des roches extraites avant l'expiration d'un précédent permis et les nouvelles technologies de séparation qu'elle a développées, la société vendra 3 000 tonnes de terres rares. D'ici 2012, Molycorp prévoit de produire 20 000 tonnes par an et, en vertu de ses permis miniers actuels, pourrait doubler sa capacité à 40 000 tonnes. Sims dit également que l'entreprise produira des produits de terres rares à la moitié du coût des Chinois en 2012. Selon l'entreprise, ces économies seront rendues possibles par plusieurs changements, tels que l'élimination de la production d'eaux salées usées. Molycorp utilisera un système en boucle fermée, reconvertissant les déchets en acides et bases nécessaires à la séparation et éliminant le besoin d'acheter de tels produits chimiques. L'entreprise installera également une installation de cogénération d'électricité au gaz naturel sur place pour réduire les coûts énergétiques.
Mais Gschneidner d'Ames Lab note qu'une source majeure de coût dans le processus de séparation ne peut pas être éliminée - le fait que cela prend simplement beaucoup de temps. La roche broyée est secouée encore et encore dans un mélange de solvants pour séparer les éléments en poids ; selon la pureté ultime requise, cela doit être fait 10 000 à 100 000 fois. Le résultat est ensuite vendu sous forme de concentré ou traité pour produire des oxydes de métaux de terres rares.
Même si Molycorp réussit à réduire de moitié les coûts de séparation, la prochaine étape de la production peut provoquer un hoquet. Les oxydes et concentrés de terres rares ont un marché, par exemple en tant que catalyseurs pour l'industrie pétrolière, mais ils ne peuvent pas être transformés en aimants. Pour fabriquer des aimants, les oxydes de terres rares doivent d'abord être convertis en métaux purs, un processus qui produit des sous-produits caustiques, et qui se fait uniquement en Chine aujourd'hui. Sims dit que Molycorp étudie des voies qui sont respectueuses de l'environnement et ne sont pas couvertes par la propriété intellectuelle détenue par des sociétés étrangères. Ces métaux doivent ensuite être transformés en alliages adaptés aux aimants, une autre capacité concentrée à l'étranger, principalement au Japon et en Allemagne.
L'objectif de l'entreprise est de contrôler chaque étape de la chaîne d'approvisionnement, à travers la production d'alliages et éventuellement d'aimants. Ici aussi, les États-Unis manquent d'infrastructure et de propriété intellectuelle, alors Molycorp espère obtenir une licence ou acheter des brevets sur la fabrication d'alliages et fabriquera des aimants dans le cadre d'une joint-venture avec une autre société.
En devenant publique en juillet, Molycorp a levé 379 millions de dollars sur les 511 millions de dollars que la société estime nécessaires pour mettre ses projets en place d'ici 2012. Un projet de loi en instance dans le loger et le Sénat offrirait des garanties de prêt à Molycorp et à d'autres investisseurs dans les mines de terres rares. Et la société a demandé des garanties de prêt par l'intermédiaire du département américain de l'Énergie, qui rendra une décision finale l'été prochain.