Les ressources minières en Terres rares et Métaux rares: facteurs de risque
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Les ressources minières en Terres rares et Métaux rares: facteurs de risque COLLOQUE « TERRES RARES ET MÉTAUX RARES: ENJEUX DU XXème SIÈCLE? » FONDATION ECOLOGIE D’AVENIR Paris – 15 mai 2014 Patrice Christmann Directeur adjoint Direction de la Stratégie p.christmann@brgm.fr Direction de la Stratégie
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H He Li Be Début du XXème siècle: B C N O F Ne éléments couramment utilisés par nos aieux Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uuo Lanthanides Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Hm Er Tm Yb Lu (Terres rares) Actinides Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Elements couramment utilisés Compilation: P. Christmann, BRGM Elements plus rarement utilisés Direction de la Stratégie >5
Valeur estimée, en €, des principaux métaux Principaux métaux contenus contenus dans un smartphone dans un smartphone, en g/ unité (données estimées) Source des données: étude Orange - Carbone 14, USGS, (données estimées) (Sources: Etude Orange - Carbone 14, USGS, Oeko Institut) Total: 0,01 0,03 0,01 1,04 € 0,21 21,0 23,0 0,27 0,14 0,02 0,00 0,0 0,1 0,06 0,5 13,0 0,30 6,3 0,004 Acier Argent Cobalt Cuivre Néodyme Or Palladium Platine Zinc Acier Argent Cobalt Cuivre Néodyme Or Palladium Platine Zinc Direction de la Stratégie jeudi 19 juin 2014 >7
Selon Gartner, en 2013 la production mondiale de téléphones portables a atteint 1,8 milliards d’unités, dont 52% de smartphones Direction de la Stratégie >8
La production de téléphones mobiles nécessite environ: • 13% de la production mondiale 2012 de palladium, • 11% de celle de cobalt • 3% de celle d’argent • - de 1% de la production d’un ensemble d’autres métaux • Le stock de téléphones en cours d’utilisation représente plus de 5 milliards d’unités, soit un gisement environ triple de métaux potentiellement recyclables et … en partie … recyclés. Direction de la Stratégie >9
Joints Réservoir Catalyseur à l’étain Couche de protection étain-zinc Vitrages Couche conductrice (étain) Cablage Cuivre à l’étain Electronique Coussins de sièges Soudures Catalyseur à l’étain Fusibles Contacts Plastiques Roulements à billes Stabilisateurs du PVC Ajout d’alliage à l’étain Enduit Batterie Radiateur Alliage d’étain Laiton Soudures Plaquettes de frein Additifs à l’étain Exemples d’application de l’étain dans l’automobile – Source: Delphi
Exemples d’applications du tungstène et de l’or dans l’industrie automobile – Source: Delphi Electronique Pellicules métalliques Circuits intégrés Tungstène Dents d’engrenages, Roulements à billes Electronique embarquée Revêtement de lubrification Or Tungstène Piles à combustible Or 11
Aimants permanents dans un véhicule standard (Renault, Europe, 2011) Source: P. Schulz, in Géosciences n° 15 Nom du service émetteur jeudi 19 juin 2014 > 12
13 Usages du bérylium en aéronautique Un Airbus A380 comporte 530 km de cables conducteurs, 40 300 connecteurs; 2,9 million de contacts. Les contacts sont presque tous en alliage Cu-Be (+/- 2% Be)
Un défi pour l’innovation en métallurgie: évolution 1950-2005 de la composition moyenne de l’alliage utilisé pour les turbines de réacteurs d’avion Source: UK Aerospace, Defence, Security and Space industries Trade Organisation (ADS) Projet européen 7ème PCRD CRM-INNONET - http://www.criticalrawmaterials.eu 14
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Consommation énergétique, en pétajoules, nécessaire à la production de diverses matières premières minérales (données 2012) Sources des données: diverses 35 000 30 000 25 000 L’industrie extractive et métallurgique mondiale a consommé environ 8% de la production énergétique mondiale 2012 (548 Exajoules) 20 000 15 000 10 000 5 000 - Nom du service émetteur jeudi 19 juin 2014 > 16
H He 2014: l’ère des multi-énergies – Matières premières nécessaires au secteur de l’énergie Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Uub Uut Uuq Uup Uuh Uuo Lanthanides Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Hm Er Tm Yb Lu (Rare Earth) Actinides Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Stockage de l'énergie Production et transport de l'électricité Eclairage Connectique Industrie électrique nucléaire Supraconducteurs Economies d'énergie Photovoltaïque Catalyse (automobile, piles à Aimants permanents (véhicules Compilation: P. Christmann, BRGM combustible) électriques, éoliennes, TGV...) Les symboles chimiques des éléments semi-conducteurs sont indiqués en lettres rouges Direction de la Stratégie > 17
Scénario « nouvelles politiques » d’évolution de la production d’électricité à partir d’énergies renouvelables 2010-2030 Source des donnés: World Energy Outlook, 2012 6000 5000 Bioénergie Hydroélectricité 4000 Vent TWh/an 3000 Géothermie Photovoltaïque (panneaux 2000 solaires) Solaire à concentration 1000 Energie marine 0 Nom du service émetteur jeudi 19 juin 2014 2010 2035 > 18
Une application phare des terres rares: les éoliennes à générateur synchrone à base d’aimants permanents (Image: General Electric, données: US Department of Energy) Par MW installé de capacité de production : • +/- 600 kg d’aimants permanents Nd- Dy-Fe-B magnets • 4,1% Dy = 24,6 kg par MW, soit +/- 40 t Dy utilisées en 2013 (production mondiale de +/- 1600 t) • 31% Nd = 186 kg Nd Nompar MWémetteur du service jeudi 19 juin 2014 > 19
Les aimants permanents au Nd-Fe-B (+ Dy): un enjeu stratégique ! > En 2010, la production mondiale estimée (DoE, 2011) de Dy a été de 1.600 t, venant à 97% de Chine, soit de quoi équiper, avec la technologie actuelle, chaque année, 70 GW de capacité de production nouvelle (contre +/- 40 GW/an de capacité annuelle à installer d’ici 2030 selon le scénario de l’AIE, toutes technologies confondues, hors remplacement des éoliennes en fin de vie ). > 35 GW de capacités nouvelles ont été installées en 2013, à l’échelle mondiale, l’offshore ne représentant que 2% de la capacité totale installée, mais avec un taux de croissance annuel de 30%. > Il y a de nombreux usages concurrents des aimants permanents > La Chine veut et va conserver son monopole sur la production de terres rares stratégiques. Direction de la Stratégie
Prévisions offre/ demande en terres rares en 2016 Source des données: Dudley Kingsnorth, IMCOA – 02/2012 Demande mondiale: Offre mondiale: 150-170 000 t 180 -210 000 t Cérium 60 - 70 000 t 75 - 85 000 t Néodyme 25 - 30 000 t 30 - 35 000 t Europium 625 - 725 t 450 - 500 t Dysprosium 1 500 - 1 800 t 1300 - 1 600 t Terbium 450 - 500 t 300 - 300 t Yttrium 12 - 14 000 t 9 - 11 000 t
Intensité matérielle de différentes technologies de production électrique: tonnes d’acier par MW de capacité installée Source: Rio Tinto Investor Seminar 2011, Sidney et Géosciences n° 15 Direction de la Stratégie > 22
La disponibilité des matières premières peut être un facteur très limitant pour le développement de la production d’énergies renouvelable. Cas du photovoltaïque. Production Besoin en Capacité de mondiale matière production Element 2010 en première correspondante, tonnes par GW en GW Te 500 69 7 In 600 23 26 Ga 275 7,5 37 Actuellement, ces sous-produits ne sont que très partiellement récupérés. Ils ne peuvent l’être qu’au stade de la métallurgie. L’atteinte de l’objectif de l’AIE pour 2030 (env. 800 TWh/an produits) nécessite d’installer environ 21 GW/ an de capacités nouvelles de production. Direction de la Stratégie > 23
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L’industrie minérale est exposée à de nombreux aléas, dont la matérialisation peut sévèrement affecter les industries en aval, dépendant des matières premières minérales, soit à peu près toute l’économie > Aléas liés aux ressources > Aléas politiques et institutionnels > Aléas économiques > Aléas environnementaux > Aléas techniques > Aléas sociétaux Direction de la Stratégie > 25
ALÉAS LIES AUX RESSOURCES: ALLONS-NOUS VERS UN EPUISEMENT DES RESSOURCES ? Direction de la Stratégie > 26
Evolution de la production mondiale de matières premières minérales 1905-2012, en poids (base 100 en 1905) – Source des données: USGS 1 000 000 Al 100 000 Mo Co Cr Ptoïdes Cd W 10 000 P Ni Sb 1 000 Mn Zn Sn Graphite 100 Hg Bi T. Rares 10 1 1917 1965 1905 1907 1909 1911 1913 1915 1919 1921 1923 1925 1927 1929 1931 1933 1935 1937 1939 1941 1943 1945 1947 1949 1951 1953 1955 1957 1959 1961 1963 1967 1969 1971 1973 1975 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 2007 2009 2011 Aluminium Antimoine Bismuth Cadmium Chrome Cobalt Cuivre Minerai de fer Graphite naturel Manganèse Direction de la Stratégie Mercure Molybdène Nickel Phosphates Platinoïdes Oxydes de terres rares jeudi 19 juin 2014 Etain Tungstène Zinc > 27
Taux annuel moyen de la croissance de la production de diverses matières premières minérales – Source des données: USGS Aluminium Antimoine Argent Arsenic Béryllium Bismuth Chromite Cobalt raffiné Cuivre Etain Fonte Gallium Germanium Indium Lithium Manganèse Métaux du groupe du platine Molybdène Nickel Niobium Rhénium Terres rares Tungstène Vanadium Zinc -5.0% Direction de la Stratégie 0.0% 5.0% 10.0% 15.0% 20.0% jeudi 19 juin 2014 TCAM 1983-2012 TCAM 2003-2012 > 28
Allons-nous vers un épuisement des ressources? > Non, car il existe encore de vastes zones sous-explorées au monde (Afrique, Chine, Russie, diverses régions de l’UE dont la France!) > Le potentiel exploitable dans les 3 premiers kilomètres de l’écorce est énorme et, à part très localement (Afrique du Sud, Canada), encore méconnu > Les problèmes sont les facteurs limitant l’accès aux ressources, le financement de la recherche minière et des projets miniers: la myopie stratégique qui a prévalu (prévaut encore?) depuis la fin de l’URSS en terme de stratégie industrielle des pays occidentaux (hors Asie), la mutation profonde de la nature du capitalisme et de l’industrie de la finance, la dérive des temporalités dans les mondes de la finance, de la politique et de la réalité industrielle Direction de la Stratégie > 29
Coût en capital, en $ US, de 2427 projets miniers répertoriés dans la base de données MineSearch (Avril 2011) - Moyenne: 306 M$ 10 000 000 000 1 000 000 000 100 000 000 10 000 000 1 000 000 100 000 82 2107 1 973 1054 1135 1216 1297 1378 1459 1540 1621 1702 1783 1864 1945 2026 2188 2269 2350 163 244 325 406 487 568 649 730 811 892 Nom du service émetteur jeudi 19 juin 2014 > 30
La non-concordance des temporalités des acteurs, un risque majeur > Le temps de la finance: quelques millisecondes à quelques trimestres > Le temps du politique: quelques mois à quelques années > Le temps du projet minier: 10 à 20 ans entre la découverte d’un gisement et son éventuelle mise en exploitation > Le temps de l’innovation technologique: 15 ans, en moyenne entre la découverte au laboratoire et son éventuelle industrialisation Direction de la Stratégie > 31
… RISQUES DEVANT ETRE IDENTIFIES TOUT LE LONG DES CHAINES DE LA VALEUR ET AVEC UNE VISION MONDIALE Direction de la Stratégie > 32
La réalisation d’un système complexe ( exemple: avions, ordinateur, voiture) dépend d’une chaîne d’approvisionnement parfois très mal documentée, avec des risques pouvant survenir à n’importe quelle étape. Les analyses de criticité sont indispensables. En France ce travail se fait dans le cadre du COMES. Il est également réalisé par la Commission Européenne. ACCEPTABILITE SOCIALE Ressources Extraction Exploration Développement Minéralurgie géologiques minière Produit final Production Métallurgie/ (par ex.: de Usinage Purification raffinage voiture) composants Produits en Déchets de Déchets d’usinage fin de vie, déchets fabrication (limailles, Déchets RECYCLAGE poussières, boues…) COLLECTE PREPARATION (broyage, tri…) Divers aléas, dont des aléas politiques et réglementaires peuvent affecter chaque étape Direction de la Stratégie de la chaîne de la valeur mardi 11 octobre 2011 > 33
Moi, solide industriel, je dégage 15% de rentabilité industrielle, basée sur la mise en œuvre optimisée des concepts de « zéro stock » et de « just in time » et de n niveaux de sous-traitance … Direction de la Stratégie > 34
La localisation des mines est conditionnée par la géologie, ce qui implique un aléa géopolitique Localisation (2010) des gisements d’une sélection de métaux (Au, Cu, Fe, Ni, Pb, Zn, platinoïdes, diamants) Source: Proparco, d’après des données de Raw Materials Data Direction de la Stratégie
L’aléa géopolitique, un risque majeur aggravé par d’importantes divergences dans la stratégie des Etats > Pays riches de tradition économique libérale: priorité au bon fonctionnement des marchés et au libre échange, indispensables à leurs importations de matières premières minérales. Les ressources minérales sont des commodités produites « quelque part » > Pays asiatiques (plutôt pauvres en ressources minérales): les ressources minérales sont des éléments stratégiques indispensables à la génération de produits à valeur ajoutée. Fortes synergies entre politiques publiques (prises de risques) et entreprises privées > Pays producteurs pauvres: cherchent à développer des stratégies de génération de valeur ajoutée sur leur territoire Direction de la Stratégie
PART DE LA CHINE DANS LA PRODUCTION MINIERE ET METALLURGIQUE DES 28 MATIÈRES PREMIÈRES MINÉRALES DONT ELLE EST LE PREMIER PRODUCTEUR MONDIAL – Source: World Mining Data, Edition 2013 100% 90% 80% 70% 60% 50% Part de la population chinoise dans la population mondiale 40% 30% 20% 10% 0% Bismuth ME Germanium ME Sel MI Terres rares ME Zinc MI Or MI Arsenic ME Magnésite MI Fluorine MI Talc MI Plomb MI Antimoine MI Barytine MI Phosphate MI Manganèse MI Etain MI Vanadium ME Cadmium ME Fer MI Gypse et anhydrite MI Graphite MI Charbon (coke) MI Molybdène ME Soufre MI Tungstène MI Gallium ME Aluminium ME Charbon (vapeur) MI Direction de la Stratégie jeudi 19 juin 2014 > 37
L’aléa géopolitique, un risque majeur aggravé par d’importantes divergences dans la stratégie des Etats > Au 14 mai 2014, d’après la base de données de l’OCDE sur les restrictions au commerce des matières premières minérales 57 pays ont mis en place 8373 mesures restreignant leur commerce. La Chine, premier producteur mondial de 28 matières premières minérales vient en tête des pays restreignant le commerce, avec 1359 mesures. Direction de la Stratégie
Face à la stratégie d’Etat de la Chine (et d’autres pays asiatiques) que peuvent faire les acteurs occidentaux? Quel avenir pour les industries des pays occidentaux ? Evolution du cours de bourse de Lynas (Australie) l’un des olus beaux projets à terres rares lourdes hors Chine? Will Lynas Corporation Limited raise capital or fold? By Mike King - May 1, 2014 | More on: LYC 0 inShare Rare earths producer Lynas Corporation Limited (ASX: LYC) is down to its last $23 million, having spent $74.3 million in the last quarter, placing the company in a perilous position. The big problem for the company is that its production costs far exceed the average price it is currently receiving for its rare earth oxides (REO). Direction de la Stratégie
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Initiatives françaises et européennes relatives aux matières premières > France: Comité pour les Métaux Stratégiques, Comités Stratégiques de Filière, Projet de création de la Compagnie Nationale des Mines de France (http://www.dgcis.gouv.fr/secteurs- professionnels/industrie/chimie/metaux-strategiques) > Union Européenne: Initiative Matières Premières, très important effort de recherche et innovation (2014-2020) évaluable à 600 M€ + (http://ec.europa.eu/enterprise/policies/raw- materials/index_fr.htm) Direction de la Stratégie > 41
www.mineralinfo.fr le portail d’informations publiques sur les matières premières minérales Direction de la Stratégie
www.mineralinfo.fr le portail d’informations publiques sur les matières premières minérales > 14 monographies sur des métaux de grande importance pour l’économie française: Antimoine, béryllium, gallium, germanium, graphite naturel, lithium, molybdène, niobium, platinoïdes, rhénium, sélénium, tantale, tellure, tungstène. Le cobalt sera publié prochainement. > Enrichissement du site d’ici quelques semaines: portail géographique avec 228 couches de données regroupées en 18 thèmes; annuaire statistique mondial sur la production minière et métallurgique d’un ensemble de métaux. Direction de la Stratégie
TOUT SUR LE PATRIMOINE MINERAL CONNU DE LA FRANCE Les résultats de l’inventaire minier (1975- 1992) de la France sont disponibles ici, ainsi que des fiches décrivant les gisements et indices connus sont disponibles ici: http://sigminesfrance.brg m.fr/ Direction de la Stratégie > 44
LA FRANCE ET L’UNION EUROPEENNE SONT RICHES EN RESSOURCES MINERALES ET LE POTENTIEL EN GISEMENTS PROFONDS ET CACHES DEMEURE MECONNU Portail européen: http://ptrarc.gtk.fi/ProMine/default.aspx Direction de la Stratégie jeudi 19 juin 2014 > 45
Groupe International pour les Ressources Naturelles - Rapports publiés www.unep.org/resourcepanel DECOUPLAGE PRODUITS ET STOCKS DE TAUX DE EVALUATION MATERIAUX METAUX DANS RECYCLAGE DES PRIORITAIRES LA SOCIETE DES METAUX BIOCARBURANTS Nom du service émetteur Tous les rapports sont téléchargeables gratuitement ici: www.unep.org/resourcepanel jeudi 19 juin 2014 > 46
MERCI POUR VOTRE INVITATION Direction de la Stratégie
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