La Chine en situation de monopole sur les terres rares

Mathieu Xemard. Les terres rares sont une famille de 17 élé­ments métal­liques aux pro­prié­tés phy­si­co-chi­miques simi­laires. Elles n’ont de rare que le nom : elles sont rela­ti­ve­ment répan­dues sur la pla­nète. Par exemple, la plus abon­dante (le cérium) est plus cou­rante dans la croute ter­restre que le cuivre. En revanche, elles pré­sentent la carac­té­ris­tique d’être très diluées dans des gise­ments dont elles ne sont pas le métal prin­ci­pal et il est néces­saire d’exploiter d’importantes quan­ti­tés de mine­rais pour répondre à la demande.

Une de leurs par­ti­cu­la­ri­tés est leur balance com­mer­ciale, très spé­ci­fique. Les pro­cé­dés de sépa­ra­tion imposent d’isoler cha­cune des terres rares à par­tir de mine­rais où elles sont sys­té­ma­ti­que­ment toutes mélan­gées. La pro­duc­tion de cha­cune d’entre elles n’est donc pas dic­tée par leur propre mar­ché, mais par la demande pour les plus recher­chées. C’est pour­quoi les terres rares les plus abon­dantes peinent à trou­ver leur mar­ché, alors que d’autres sont en forte ten­sion. À cela s’ajoute le mono­pole qua­si-exclu­sif de la Chine, alors que les besoins mon­diaux en cer­taines terres rares sont de plus en plus importants.

Les plus abon­dantes (cérium et lan­thane) sont prin­ci­pa­le­ment uti­li­sées dans les cata­ly­seurs des pots cata­ly­tiques ou pour le cra­quage cata­ly­tique du pétrole en essence¹. La dis­pa­ri­tion pro­gres­sive de la voi­ture ther­mique au pro­fit de la voi­ture élec­trique explique la contrac­tion de leur mar­ché. Les terres rares en ten­sion sont celles uti­li­sées pour fabri­quer les aimants : néo­dyme, dys­pro­sium, ter­bium et pra­séo­dyme. Leur mar­ché est en pleine explo­sion :  les aimants néo­dyme-fer-bore sont les plus puis­sants fabri­qués aujourd’hui et sont très uti­li­sés pour fabri­quer des moteurs minia­tu­ri­sés puis­sants, dans les voi­tures élec­triques notam­ment. En rai­son de leurs pro­prié­tés magné­tiques remar­quables, on retrouve éga­le­ment ces aimants dans les éoliennes en mer – de 80 kg/MW à 200 kg/MW de terres rares en 2015 selon les tech­no­lo­gies uti­li­sées² – ou encore dans la robotique.

Là encore, elles sont uti­li­sées sous formes d’alliages magné­tiques dans des moteurs de toutes tailles ou dans les disques durs. En rai­son de leurs pro­prié­tés optiques et élec­tro­niques, elles sont aus­si uti­li­sées dans de nom­breuses appli­ca­tions en optro­nique (obser­va­tion, gui­dage, com­mu­ni­ca­tion, etc.). Elles sont pré­sentes un peu par­tout dans les sys­tèmes d’armement : par exemple, un avion de com­bat F35 amé­ri­cain contient plus de 400 kg de maté­riaux divers conte­nant au moins une terre rare³. Même si les quan­ti­tés concer­nées par l’armement res­tent faibles en com­pa­rai­son des mar­chés civils, cela pose de réelles ques­tions de sou­ve­rai­ne­té en rai­son du mono­pole de la Chine.

La Chine repré­sente envi­ron 69 % de la pro­duc­tion mon­diale de mine­rais de terres en 2023⁴. Loin der­rière, on trouve les États-Unis (12 %), la Bir­ma­nie (11 %) et l’Australie (5 %). Une fois ces mine­rais extraits, il est néces­saire de les trai­ter pour sépa­rer, puri­fier et raf­fi­ner cha­cune des terres rares. Or la Chine est le seul pays qui réa­lise toutes ces étapes, l’Australie et les États-Unis revendent une par­tie de leurs mine­rais à demi trans­for­més à la Chine pour fina­li­ser le raf­fi­nage ! La Chine pro­duit ain­si 85 % des terres rares légères puri­fiées uti­li­sées au niveau mon­dial, et 100 % des terres rares lourdes.

Oui, aujourd’hui la Chine maî­trise et domine l’ensemble de la chaîne de valeur. Le pays est pas­sé pro­gres­si­ve­ment de l’extraction à la sépa­ra­tion, en pas­sant par le raf­fi­nage et la métal­lur­gie, jusqu’à s’imposer sur la fabri­ca­tion des aimants.

Dans les années 1990, le Japon et les États-Unis étaient les prin­ci­paux fabri­cants d’aimants. Leur savoir-faire repo­sait une forte com­pé­tence en métal­lur­gie et un contrôle pré­cis de la com­po­si­tion des alliages magné­tiques obte­nus. Mais aux États-Unis, Magne­quench – la filiale de Gene­ral Motors en charge de la pro­duc­tion d’aimants – a été rache­tée par deux groupes chi­nois en 1997. Au Japon, la Chine s’est d’abord impo­sée comme four­nis­seur de terres rares puri­fiées, puis a pous­sé les entre­prises japo­naises à délo­ca­li­ser une par­tie de la pro­duc­tion d’aimants pour accé­der aux mar­chés chi­nois, met­tant ain­si la main sur les der­nières tech­no­lo­gies man­quantes au début des années 2010⁵.

Désor­mais, la Chine ne vend qua­si­ment plus de matières pre­mières : elle les uti­lise pour fabri­quer des pro­duits à plus forte valeur ajou­tée comme les aimants ou les moteurs élec­triques. En 2019, le pays assu­rait 92 % de la pro­duc­tion mon­diale d’aimants per­ma­nents aux terres rares⁶. Et le pays est aujourd’hui en train de s’imposer en tant que fabri­cant de voi­tures élec­triques – la der­nière étape de cette chaîne de valeur – en péné­trant le mar­ché européen.

Il y a quelques décen­nies, la France était l’acteur majeur de la sépa­ra­tion grâce à l’entreprise Rhône-Pou­lenc (Sol­vay aujourd’hui). Dès 1992, pour des rai­sons éco­no­miques et régle­men­taires, son usine à La Rochelle a dû se res­treindre à cer­tains usages bien spé­ci­fiques des terres rares. Fin 2022, Sol­vay a néan­moins annon­cé vou­loir relan­cer des acti­vi­tés de sépa­ra­tions et de puri­fi­ca­tion d’oxydes de terres rares pour les aimants⁷.

La prin­ci­pale dif­fi­cul­té reste la posi­tion de la Chine : elle lui per­met si besoin d’augmenter arti­fi­ciel­le­ment la vola­ti­li­té des prix. La via­bi­li­té éco­no­mique de ce type de pro­jet indus­triel est dif­fi­cile à assu­rer, et il est aujourd’hui qua­si­ment impos­sible de trou­ver des acteurs pri­vés prêts aux lourds inves­tis­se­ments néces­saires à l’ouverture de nou­velles usines. Les États-Unis ont déci­dé de contour­ner ce pro­blème en pas­sant d’importantes com­mandes via le Depart­ment of Ener­gy et le Depart­ment of Defense pour consti­tuer des stocks stra­té­giques. Cela a déjà per­mis de relan­cer la mine his­to­rique de Moun­tain Pass en Cali­for­nie et de finan­cer la future ouver­ture d’une usine de sépa­ra­tion⁸.

La pre­mière chose à mettre en œuvre – et la plus effi­cace et rapide – est de réduire la consom­ma­tion. Moins nous consom­mons, plus nous rédui­sons notre dépen­dance. L’une des voies envi­sa­geables est l’écodesign : il est pos­sible de renon­cer aux aimants et aux terres rares pour cer­tains usages en accep­tant les pertes de per­for­mance asso­ciées. Ensuite, il est néces­saire de déve­lop­per des entre­prises à n’importe quelle étape de la chaîne de valeur. Cela crée de la concur­rence et per­met de cas­ser une situa­tion de mono­pole. Si la Chine redes­cend de façon assez forte dans la chaîne de valeur, les mar­chés seront moins contrô­lés par cet État, c’est l’objet de la légis­la­tion euro­péenne sur les matières pre­mières cri­tiques (Cri­ti­cal Raw Mate­rial Act) de l’Union euro­péenne, adop­tée en 2024.

Si, bien sûr, c’est par exemple la voie choi­sie par le Japon suite aux quo­tas d’exportation impo­sés par la Chine en 2010. Le recy­clage reste néan­moins une acti­vi­té coû­teuse – éner­gé­ti­que­ment et éco­no­mi­que­ment – si l’on vise des taux de pure­té des terres rares simi­laires à ceux en sor­tie de mine.

À l’École poly­tech­nique, nous tra­vaillons sur la mise au point de pro­duits uti­li­sant les maté­riaux recy­clés sans néces­sai­re­ment impli­quer les niveaux de pure­té éle­vés néces­saires à la fabri­ca­tion d’aimants. Nous tra­vaillons ain­si à l’étude de l’influence des sub­sti­tu­tions ou des impu­re­tés sur les pro­prié­tés magné­tiques des alliages de terres rares⁹. Il est aus­si pos­sible de trou­ver des débou­chés à plus forte valeur ajou­tée aux terres rares qui voient leur mar­ché se réduire (cérium et lan­thane notam­ment), ce qui per­met­trait d’augmenter la plus-value des acti­vi­tés de sépa­ra­tion des terres rares. L’utilisation de l’intelligence arti­fi­cielle est éga­le­ment envi­sa­gée comme un accé­lé­ra­teur pour ce type d’application. Ces tra­vaux en cours ne sont néan­moins pas encore au stade industriel.

Propos recueillis par Anaïs Marechal