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Enjeux et prospective
Actualités 26 mars 2021

Le nickel dans la transition énergétique : pourquoi parle-t-on de métal du diable ?

Omniprésent dans nos sociétés modernes, le nickel est essentiel à de nombreux secteurs industriels ainsi qu’au domaine de la construction. A l’heure actuelle, il n’est pas considéré comme un métal critique. Toutefois, la montée en puissance des batteries des véhicules électriques a accéléré la demande ces dernières années, ce qui requiert d’importants efforts d’adaptation de la part de l’industrie du nickel.

Enjeux et prospective
Actualités 10 février 2021

Le lithium dans la transition énergétique : au-delà de la question des ressources ?

Ces dernières années, la demande en lithium a cru à un rythme soutenu d’environ 20 % par an. Ce n’est cependant pas tant le risque géologique qui inquiète pour ce métal que la forte concentration des réserves, de la production et du marché, ainsi que l’emprise de la Chine sur l’ensemble de la chaîne de valeur.

Enjeux et prospective

Les métaux dans la transition énergétique

Cuivre, cobalt, lithium, des dépendances aux métaux sont à anticiper du fait du déploiement massif des énergies renouvelables et des nouvelles formes de mobilités. Selon l’économiste Emmanuel Hache, porteur du projet ANR GENERATE, elles pourraient causer de nouveaux rapports de forces voire des tensions à l’échelle internationale. 

 

 

métaux transition énergétique

 

Climat, environnement et économie circulaire
Innovation et industrie

Climat, environnement et économie circulaire

De nouvelles thématiques de R&I, tirées par les marchés de la transition énergétique et de l’économie circulaire, font aujourd’hui leur apparition. La pluridisciplinarité des chercheurs d'IFPEN est capitalisée au sein de projets portant sur des domaines aussi divers que le captage/stockage du COou le recyclage des plastiques, répondant aux problématiques des industriels. 
 

Terres rares
Innovation et industrie

Métaux critiques et terres rares

Métaux critiques et terres rares
CONTEXTE ET ENJEUX

Les innovations technologiques développées pour accompagner la transition énergétique font appel à des métaux critiques ou stratégiques: il s’agit de minerais et de métaux raffinés, utilisés pour :

  • les véhicules électrifiés : cobalt, lanthane, lithium,
  • les piles à combustible : platine, palladium, rhodium,
  • les technologies de l’éolien : néodyme, dysprosium, terbium,
  • l’aéronautique : titane,
  • les technologies du solaire photovoltaïque : cadmium, indium, gallium.


Parmi les métaux critiques, on trouve le groupe des terres rares : il s’agit de 17 métaux aux propriétés voisines, chimiquement assez réactifs et disposant de propriétés électromagnétiques les rendant indispensables pour des fabrications de haute technologie.

Exploiter des métaux critiques et des terres rares, c’est se confronter à des défis de nature :

  • économique : certains de ces marchés sont :
    • faiblement organisés,
    • peu transparents,
    • et l’essentiel des transactions est toujours réalisé de gré à gré, sans bénéficier du support de structures de marchés financiers comme le London Metal Exchange,
  • technologique : certains de ces métaux sont les coproduits d’activités minières ; dès lors, leur extraction et leur production dépendent géologiquement, mais aussi économiquement, de la production des autres métaux,
  • géopolitique : la localisation des ressources et les stratégies d’acteurs (structure industrielle, politique commerciale et d’investissement, etc.) peuvent rendre critique l’utilisation d’une matière première : la diffusion à grande échelle des technologies y faisant appel peut potentiellement créer, voire exacerber, des tensions sur les marchés de ces métaux,
  • énergétique et environnementale : aujourd’hui, l’industrie métallurgique consomme environ 10 % de l’énergie mondiale, avec à la clé différents impacts sur l’environnement :
    • consommations d’eau,
    • consommation d’énergie associée,
    • émissions du secteur.
       

Avec une structure industrielle de marché oligopolistique et une concentration des réserves sur un nombre restreint de pays, le lithium représente un terrain d’étude propice à la notion de criticité dans le contexte d’électrification du parc automobile mondial.
 

La Commission européenne dénombre 30 matières premières critiques. La bauxite, le lithium, le titane et le strontium ont été ajoutés à la liste publiée en 2017. Elle en comptait 20 en 2014 et 14 en 2011.

Proposer des technologies éco-efficientes de production et de recyclages des métaux critiques pour accompagner le développement des nouvelles filières de la transition énergétique.

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Métaux critiques et terres rares

 

IFPEN :
Décryptages > Les métaux dans la transition énergétique

 

 


 

Terres rares
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En 2025, le marché des batteries lithium-ion représentera plus de la moitié de la demande mondiale en lithium, contre près d’un tiers actuellement ; dans un marché mondial qui aura lui-même au moins doublé en taille.

Production de lithium

Le lithium fait partie des matériaux dont la demande est en forte progression et dont la production a été multipliée par trois ces dix dernières années. Initialement employé pour la fabrication des verreries et céramiques, pour les graisses lubrifiantes ou bien pour la production d’aluminium, il est aujourd’hui principalement utilisé pour répondre aux besoins du marché dans les batteries Lithium-ion des appareils électroniques ou des véhicules électrifiés.

La ressource est principalement présente dans des gisements dits “conventionnels” comme par exemple les saumures de salars d’Argentine pour lesquelles les équipes d’IFPEN ont mis au point avec ERAMET un adsorbant sélectif. Elle l’est également dans des gisements dits « non conventionnels » comme les saumures géothermales pour lesquelles le procédé a été adapté ; cette dernière méthode d’extraction vise à réduire l’empreinte carbone des technologies de la transition écologique et à développer une filière industrielle européenne de production de lithium.

« Nous avons développé, en partenariat avec Eramet, un procédé d’extraction directe du lithium innovant, compétitif et respectueux de l’environnement, adapté aux eaux des salars d’Argentine. Les ressources du gisement de Centenario-Ratones, situé dans la province de Salta, concession d’Eramet au nord-ouest de l’Argentine, sont en effet très significatives et permettent d’envisager une production industrielle d’envergure afin de répondre aux besoins du marché des batteries pour véhicules électriques, appareils mobiles, fabrication du verre et de la céramique, industrie pharmaceutique.

Salar de Centenario

Nous avons apporté au projet notre expertise en procédés, en caractérisation et en synthèse des matériaux et développé un tamis permettant de capter le lithium de manière sélective. Il a été validé en juillet 2018 dans des conditions représentatives du procédé.
 

Projet Eugeli - Eramet

Source : Eramet


Nous poursuivons notre collaboration avec Eramet et 9 autres partenaires, dans le cadre du projet européen Eugeli « European Geothermal Lithium Brines », lancé en février 2019 avec le soutien de l’EIT Raw Materials, un organisme de l’UE. Ce projet d’une durée de 3 ans, vise à développer un pilote qui utilise un matériau de captage sélectif du lithium. Dans ce cadre nous avons adapté le tamis, développé précédemment pour les eaux des salars d’Argentine, pour une utilisation dans les eaux géothermales du bassin rhénan. Au premier semestre 2021 du lithium a été extrait de saumures géothermales lors d'essais menés en Alsace, sur le site pilote de production d’électricité par géothermie de Rittershoffen, exploitée par Électricité de Strasbourg, co-pilote du projet. Il s’agit d’une première mondiale !  »

Philibert Leflaive

 

Philibert Leflaive, chef de projet, IFPEN
 

Étude Électrification du parc automobile mondial et criticité du lithium à l’horizon 2050

IFPEN a réalisé, en partenariat avec l’Ademe, une étude prospective sur les dynamiques de l’offre et de la demande de lithium à partir de différents scénarios d’électrification du parc automobile mondial à l’horizon 2050.
 

« Dans cette étude, nous :

  • posons les enjeux de la criticité du marché du lithium,
  • établissons un historique de ce marché et une analyse de sa restructuration récente face à la demande dans le secteur de la mobilité,
  • proposons une modélisation prospective à horizon 2050 du marché.
     

Notre étude conclut qu’à long terme, si le risque de disponibilité du lithium d’un point de vue géologique est limité, d’autres formes de vulnérabilités sont à craindre quant à son approvisionnement : économique, industrielle, géopolitique et environnementale. »
 

Emmanuel HACHE

Emmanuel Hache, ingénieur en économie, IFPEN


 

Consulter le rapport du projet Étude économique, énergétique et environnementale pour les technologies du transport routier français (E4T) dont est issue l’étude du la criticité du lithium.

 

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Projet ANR GENERATE

Si les politiques de transition énergétique diminuent théoriquement et progressivement la dépendance aux producteurs d’énergies fossiles, elles créent de nouvelles dépendances à d’autres ressources. Parmi elles, les métaux critiques.

« La composante géopolitique des nouvelles politiques énergétiques et des investissements dans les énergies renouvelables est peu explorée. C’était tout l’objectif du projet Generate (Géopolitique des énergies renouvelables et analyse prospective de la transition énergétique), un projet ANR réalisé en collaboration avec l’Iris : étudier le futur de la géopolitique de l’énergie dans le contexte de la transition bas carbone. Notre analyse porte sur les principales conséquences géopolitiques d’une diffusion des énergies renouvelables dans le mix énergétique mondial ; parmi elles, l’évaluation de la criticité des matériaux utilisés dans les technologies de la transition énergétique. Nous proposons un outil d’aide à la décision dans la mise en place des politiques énergétiques et climatiques au niveau international. »

Emmanuel Hache, chef du projet Generate, IFPEN (2018 - 2020)

 

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Nos atouts

Métaux critiques et terres rares
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Expertise dans le domaine de la synthèse, de la caractérisation et de la mise en œuvre des adsorbants.

Prix 2016 de la division Chimie industrielle de la Société chimique de France remis à Malika Boualleg, chercheur à IFPEN, en reconnaissance de son travail consacré au développement d’un adsorbant sélectif du lithium.

Approche économique et géopolitique complémentaire à l’expertise technique et scientifique

 

Métaux critiques et terres rares

 

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