L’essor de la transition énergétique peut-il être freiné par la rareté de certains métaux ?

Des fortes dépendances aux métaux sont à prévoir dans un avenir proche, qui impacteront l’ensemble des biens manufacturés, et notamment le développement des énergies renouvelables.
Quels sont les métaux concernés ? Est-ce que la rareté de ces métaux va constituer un frein au développement des énergies renouvelables, en particulier pour le solaire PV et l’éolien ?
C’est une question ardue, qui s’applique à la majeure partie des biens produits aujourd’hui, mais de façon plus prégnante concernant les énergies éoliennes et solaires.

Quels métaux sont nécessaires pour la transition énergétique ?

Les récentes innovations technologiques, dans le domaine de l’énergie ou des transports, amènent une accélération de la demande en cuivre, cobalt et lithium.

En particulier, pour chaque type de technologie, les métaux nécessaires sont les suivants :
• l’éolien : le béton, l’acier et le cuivre,
• le solaire photovoltaïque : Les panneaux solaires PV sont à 95% à base de silice (verre et cellules), mais aussi on utilise de l’aluminium, de l’argent, de l’antimoine pour le verre, ainsi que du cuivre. Le cadmium est également utilisé pour les panneaux First Solar.
• les véhicules électrifiés : le cobalt, le cuivre, le lanthane, le lithium ;
• les piles à combustible : le platine, le palladium, le rhodium ;
• les batteries : le lithium, le cobalt, le nickel.

Quels sont les métaux vont manquer en premier ?

Dans le cadre du projet GENERATE, l’équipe IFPEN a élaboré un modèle présentant des chaines de valeur de différents matériaux (cobalt, cuivre, lithium, nickel et terres rares). L’objectif du modèle est d’évaluer les demandes sous différents scénarios (2°C et 4°C) à l’horizon 2050.

Selon l’IFPEN, le cuivre pourrait être le métal le plus contraint dans la dynamique de transition énergétique.
Selon les résultats de l’étude, « près de 90 % des ressources en cuivre connues aujourd’hui seraient extraites d’ici 2050 dans un scénario 2°C. », tirée par la croissance de la demande dans les secteurs des biens de consommation, de l’industrie et de la construction.

Le cobalt présente également un niveau de criticité géologique, mais aussi d’un fort risque géopolitique. Les ressources terrestres de cobalt s’élèvent à 25 millions de tonnes (United States Geological Survey USGS, 2020), principalement localisée dans la Copper Belt, zone minière en République démocratique du Congo (RDC).

Les réserves mondiales de Cobalt identifiées sont estimées à 89 millions de tonnes, dont 24 % en Bolivie, 21 % en Argentine, 11 % au Chili, 10 % aux États-Unis, 8 % en Australie et 6 % en Chine, selon l’Institut d’études géologiques des États-Unis (United States Geological Survey, USGS).

Quant au lithium, près de 70 % des ressources seraient encore disponibles à l’horizon 2050 dans un scénario 2°C. Un fort risque géopolitique est aussi présent, en raison de la concentration des réserves de lithium et des acteurs sur le marché, qui pourrait à terme créer des problèmes d’approvisionnement.

Le manque de cuivre pourrait-il constituer un frein à la croissance des technologies bas carbone ?

Les résultats obtenus par l’IFPEN démontrent une « forte pression sur les ressources en cuivre, particulièrement dans le cadre de politiques climatiques ambitieuses. »
Dans les résultats du modèle, 78,3 % et 89,4 % des ressources mondiales de cuivre identifiées seront extraites respectivement dans les scénarios 4° C et 2° C entre 2010 et 2050.

Ces résultats montrent une pression croissante sur les marchés, qui pourraient entrainer un ralentissement de la croissance de ces nouvelles technologies. De plus, un risque géopolitique fort est lié au marché du cuivre, la Chine dominant très largement les activités de raffinage du cuivre.

Quelles solutions s’offrent à nous ?

L’IFPEN présente plusieurs options possibles : le remplacement du cuivre par d’autres matériaux quand cela est possible, le recyclage (estimé à environ 45% selon l’IFPEN), et la modification de la mobilité, réduisant le besoin sur les véhicules électriques.

L’aluminium semble un candidat intéressant pour le remplacement du cuivre : il est très abondant, avec une bonne conductivité, certes moindre que celle du cuivre, mais qui pourrait néanmoins répondre en partie aux besoins de remplacement à l’avenir.

Pour le recyclage, il faut prendre en compte la durée d’utilisation dans les équipements. En effet, les secteurs qui enregistrent les taux de recyclage les plus élevés (construction et infrastructure) présentent un cuivre immobilisé durant plusieurs décennies en raison de la durée de vie des ouvrages réalisés.

Principal levier de réduction de la contrainte sur le cuivre, la modification de nos mobilités pourrait en réduire considérablement la demande, notamment en Europe.

Une croissance d’autres énergies relais, comme le biogaz, dont les attentes sont fortes dans le secteur énergétique, pourrait permettre en partie d’équilibrer la pression sur les minerais.

Sources :
• CNR, Les terres rares, le paradoxe environnemental
• Géoconfluences, Glossaire sur les terres rares et métaux stratégiques
• IFP Energies Nouvelles, Les métaux de la transition énergétique
• IFP Energies Nouvelles, le Cuivre dans la transition énergétique : un métal essentiel, structurel et géopolitique
• United States Geological Survey, USGS