Le besoin en matières premières : frein au développement des EnR ?

La transition énergétique est souvent critiquée pour sa grande consommation de ressources stratégiques extraites par des procédés polluants et pour la dépendance vis-à-vis de pays producteurs qu’elle engendre. L’Agence Internationale de l’Energie (AIE) a publié sa première analyse approfondie du sujet. Elle se veut rassurante : il y aura bien une demande accrue de minéraux, mais elle ne devrait pas limiter la transition énergétique ni même créer une nouvelle dépendance.

Dans sa première analyse « The role of critical minerals in energy transitions », l’Agence Internationale de l’Energie (AIE) annonce qu’il y a aura bien une demande accrue de minéraux, notamment de lithium, de cobalt, de nickel, de cuivre et de terres rares, mais si elle est prise en compte suffisamment tôt, elle ne devrait pas empêcher la transition énergétique. De plus, une nouvelle dépendance vis-à-vis de la Chine ou du Congo n’est pas le scénario le plus probable.

Les matières premières de la transition énergétique : état des lieux

L’AIE, dans son scénario de « développement durable » (compatible avec une stabilisation du réchauffement global vers 2°C), montre que la demande de lithium en 2040 sera multipliée par 42, celle de graphite par 25, de cobalt par 21 et de nickel par 19. Ces matières premières sont principalement utilisées pour la fabrication de batteries. Dans une moindre mesure, la consommation de terres rares n’augmenterait « que » de 7 fois, celle du cuivre de 3 fois et celle de silicium doublerait, principalement causée par l’utilisation pour le développement des énergies renouvelables et des réseaux électriques.

Dans un scénario plus poussé « zéro émissions nettes en 2050 », la consommation en matières premières serait plus forte (graphique ci-dessous).

Attention ! L’augmentation de la demande en matières premières n’est pas seulement causée par la transition énergétique. En effet, cette dernière représentera jusqu’à 90% de la demande de lithium en 2040, 60-70% du nickel et du cobalt mais moins de 50% pour les autres, avec 40% pour le cuivre et les terres rares notamment. Selon Carbon Tracker, la multiplication par six de la demande de minéraux critiques pour la transition ne représenterait qu’un doublement de la consommation totale, tous secteurs et minéraux critiques confondus.

Cependant, une pression pourra exister sur certaines matières premières si rien n’est fait. En une décennie, « les 70 ans de réserves actuelles de cobalt tomberont à 25 ans si elles ne sont pas renouvelées », alerte le WMF (World Materials Forum).

Matières premières : un problème d’approvisionnement

La transition énergétique consomme donc beaucoup de matières premières, cependant, les interrogations principales ne reposent pas sur un problème de réserves mais plutôt sur les difficultés d’approvisionnement. En effet, la production (et/ou le raffinage) de certaines de ces ressources sont concentrées dans un petit nombre de pays : le cobalt en République Démocratique du Congo, les terres rares en Chine et le lithium en Australie.

Depuis 2011, la Commission européenne définit une liste trisannuelle de matières premières critiques pour l’économie européenne dans le cadre de son initiative Matières Premières, initiée en 2008. Le nombre de matières premières identifiées comme critiques est passée de quatorze en 2011 à trente en 2020.

Les matières premières critiques, qu’est-ce que c’est ? Elles sont définies, en Europe, comme étant « celles qui présentant un risque particulièrement élevé de pénurie d’approvisionnement dans les dix prochaines années et qui jouent un rôle particulièrement important dans la chaîne de valeur ».

Donnons deux exemples : le cobalt et le tungstène. La moitié de l’approvisionnement en cobalt vient de la République démocratique du Congo, ce qui constitue un élément de risque politique. Selon l’étude du WMF, le tungstène est aussi en situation dangereuse. Ce métal affiche près de 37 ans de réserve, mais 90 % se situe en Chine.

Pour autant, l’AIE stipule qu’une nouvelle dépendance vis-à-vis de la Chine ou du Congo n’est pas le scénario le plus probable.

Le cas des éoliennes

Les éoliennes sont souvent incriminées pour leur utilisation de terres rares. Pourtant, les terres rares sont utilisées pour la fabrication des aimants permanents qui équipent certains modèles de génératrices. Or, selon le Syndicat des Energies Renouvelables (SER), la technologie des génératrices à aimants permanents, qui fait appel aux terres rares, n’est présente que dans moins de 10% du parc éolien français.

Les aimants permanents sont principalement utilisés pour l’éolien offshore, essentiellement pour des raisons de poids réduits et de compacité des génératrices mais aussi d’efficacité et de facilité des entretiens. On comprend donc bien qu’il est possible de produire des éoliennes sans terres rares, tout dépend des choix technologiques du constructeur.

Par ailleurs, l’industrie éolienne consacre d’importants efforts de recherche et de développement pour développer des technologies de génératrices sans utilisation de terres rares. Cette technologie repose sur l’utilisation de matériaux supraconducteurs à haute température critique (comme les cuprates) pour produire des champs magnétiques puissants sans aimants permanents, ce qui permet de gagner en compacité. Elle est développée en Europe et en Amérique.

Un besoin en matières premières à nuancer

Les technologies sont amenées à évoluer, mais cela de façon peu prévisible. Le besoin en matériaux des technologies nouvelles est amené à diminuer. Des améliorations sont d’ailleurs déjà visibles : la quantité de silicium nécessaire par watt de cellule photovoltaïque ne cesse de décroitre, elle est passée de 16 grammes en 2004 à moins de 4 grammes aujourd’hui.

De plus, on compare souvent les besoins en ressources naturelles des énergies renouvelables (éolien et solaire principalement) à ceux des énergies fossiles. Sans surprise, les énergies renouvelables sont plus consommatrices d’aluminium, de cuivre, de verre … Cependant, ce que l’on ne compte pas dans cette réflexion c’est l’eau et les combustibles consommés dans le cadre de la production d’énergie à partir de gaz, de charbon ou de pétrole. A l’inverse, les énergies renouvelables, certes consommatrices d’eau, le sont dans une moindre mesure, et surtout n’ont pas besoin de combustible pour produire de l’énergie.

Enfin, le recyclage pourra prendre le relais à plus long terme. Pour l’instant, les sources de matériaux à recycler sont insuffisantes (peu de batteries au lithium dans les filières de recyclage). De plus, les prix bon marchés des minerais, preuve d’ailleurs de sa relative abondance, rendent difficile la mise en place des filières de recyclage. A l’avenir, on peut imaginer des évolutions permettant au recyclage de devenir principal source de métaux.

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