Qu’est-ce qu’un métal rare ?
Il n’existe pas de définition claire des métaux rares : ils désignent collectivement les métaux qui sont rares dans l’écorce terrestre, difficiles à extraire pour des raisons économiques et techniques, et dont l’approvisionnement stable est important pour l’industrie.
Les principaux producteurs de métaux rares sont l’Australie, la Chine, la Russie et l’Afrique du Sud, et la lutte mondiale pour ces métaux s’intensifie.
D’autres métaux tels que le fer, le cuivre et l’aluminium, produits en grandes quantités et utilisés dans divers matériaux, sont appelés métaux de base. Huit éléments tels que l’or, l’argent, le platine et le palladium, rares et résistants à la corrosion, sont appelés métaux précieux.
Utilisations des métaux rares
Les métaux rares sont utilisés pour augmenter la résistance à la corrosion, le point de fusion et la solidité des matériaux grâce à leur résistance à la corrosion, leur résistance à la chaleur, leur ferromagnétisme et leur supraconductivité.
Le lithium, le cobalt et le nickel sont utilisés comme matériaux de cathode dans les batteries, tandis que le néodyme et le dysprosium sont utilisés comme puissants aimants permanents dans les disques durs des PC, les moteurs des véhicules électriques et les appareils électroménagers. Le tantale est utilisé dans les condensateurs des circuits imprimés des appareils électriques, tandis que le tungstène est utilisé dans les outils en raison de sa dureté.
L’indium est un élément essentiel pour la fabrication d’électrodes transparentes pour les écrans LCD, tandis que le niobium est utilisé dans les aimants supraconducteurs pour les voitures à moteur linéaire, qui sont utilisés à très basse température, et dans les alliages pour les tuyères des moteurs des satellites-fusées, qui sont exposés à une très forte chaleur. Le gallium a permis d’accroître l’efficacité de la conversion de l’énergie grâce au développement de LED et de transistors de puissance plus performants.
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Type de produit |
Utilisations des métaux rares |
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Véhicules de nouvelle génération |
Néodyme, Dysprosium (aimants pour moniteurs d’entraînement), Lithium, Cobalt, Nickel (matériau pour cathode de batterie) |
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4 appareils électroménagers |
Néodyme, Dysprosium (aimants dans les compresseurs de climatiseurs et les moteurs de lave-linge à tambour) |
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PC |
Néodyme, Dysprosium (aimants dans les disques durs), Cobalt (batteries secondaires) |
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Équipements électriques et électroniques |
Tantale (condensateurs dans les circuits imprimés) |
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Outils en carbure |
Tungstène (outils en carbure cémenté, outils de changement d’arête) |
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Téléphones mobiles |
Cobalt (batteries secondaires), Tantale (condensateurs dans les circuits imprimés) |
Les métaux rares ont un large éventail d’utilisations mais sont rarement utilisés seuls. Ils sont généralement ajoutés aux métaux de base et alliés pour remplir leurs fonctions.
Caractéristiques des métaux rares
Les métaux rares ont pour caractéristique commune de renforcer les structures et de conférer de nouvelles fonctions aux matériaux en les ajoutant aux métaux de base.
Le tantale est un métal doté d’une constante diélectrique élevée, d’une excellente résistance à la corrosion et à l’acide et d’une bonne maniabilité ; il est donc utilisé dans les condensateurs à l’intérieur des appareils électriques.
Le tungstène possède d’excellentes propriétés telles que la dureté et la résistance à la chaleur à des températures élevées ; il est donc transformé en pièces métalliques pour des outils destinés à être utilisés dans des environnements difficiles.
Il s’agit d’un métal rare extrêmement utile mais il souffre également de fréquents déséquilibres entre l’offre et la demande. Lorsque l’équilibre entre l’offre et la demande est rompu, les prix fluctuent fortement et ont un impact important sur les activités industrielles.
Comme le pétrole, les métaux rares sont également des ressources et sont menacés d’épuisement : d’ici 2050, de nombreux types de métaux auront épuisé leurs réserves existantes. L’on craint que la demande de certains métaux rares, comme l’indium, ne dépasse de loin les réserves.
Ces dernières années, pour remédier à cet équilibre entre l’offre et la demande, des technologies de recyclage ont été mises au point pour extraire les métaux rares des ressources minières urbaines qui se sont accumulées en surface.
Technologie de recyclage des métaux rares
Les technologies permettant d’extraire les métaux rares des mines urbaines suscitent de plus en plus d’attentes. Les avantages du recyclage sont les suivants :
- La quantité extractible est dans une certaine mesure claire et ne nécessite pas d’exploration.
- La qualité est généralement supérieure à celle des minerais naturels, car ils ont subi un traitement et sont utilisés de manière intensive.
- Il existe un potentiel important de conservation des ressources et de l’énergie en termes d’extraction et d’affinage.
L’extraction de métaux à partir de mines urbaines implique généralement un processus de “démantèlement, séparation des composants” → “extraction de la substance cible et matérialisation”.
L’exploitation des mines urbaines présente un grand potentiel et devient une question importante pour le Japon, un pays dont les ressources naturelles sont limitées. Des initiatives ont été développées pour récupérer les téléphones portables et les petits appareils électroniques usagés et en extraire les métaux rares. Cependant, les défis suivants subsistent.
Dispersion
Des milliards de petits appareils électroniques tels que les téléphones portables sont dispersés dans les mains des consommateurs individuels. Il est difficile de les mettre dans le processus de recyclage à moins qu’ils ne soient collectés de manière efficace.
Déchets
Même si les métaux rares sont contenus en grande pureté dans les petits appareils électroniques, une grande partie d’entre eux sont des substances différentes telles que les plastiques. L’utilisation efficace de substances autres que les métaux rares doit être envisagée.
Coût
Un téléphone portable ne contient qu’environ 100 yens de métaux rares (0,7 euro) et des technologies doivent être développées pour séparer, extraire et récupérer les métaux rares à des coûts inférieurs.