Le procédé utilisé consiste à oxyder le cérium du concentré de bastnaésite par calcination (à l'air), à 650°C, pendant 3 h, puis à dissoudre sélectivement, à l'aide de d'acide chlorhydrique (HCl), les terres rares trivalentes (toutes sauf le cérium après son oxydation).
L'enrichissement (beneficiation) consiste à faire en sorte que le pourcentage de terres rares soit le plus élevé possible. Le principe général consiste à broyer le minerai en petits morceaux, puis à enlever les bouts qui ne servent à rien. Le broyage se fait en deux temps.
Ces métaux sont devenus indispensables car ils sont utilisés dans des fabrications de haute technologie. On retrouve ainsi des terres rares dans les batteries de voitures électriques et hybrides, dans les LED, les puces de smartphone, les écrans d'ordinateurs portables, les panneaux photovoltaïques, les éoliennes...
Les terres rares : une industrie particulièrement polluante
Mais ce sont surtout leurs propriétés chimiques qui rendent l'exploitation des terres rares polluante. En effet, ces métaux ont la particularité d'être présents ensemble dans les gisements.
Le résultat de cette situation est que la Chine est quasiment le seul fournisseur de terres rares, avec la Corée du Nord dont elle contrôle les mines et commercialise la production (d'où la proximité entre la Chine et la Corée du Nord).
Le Canada possède certaines des plus importantes réserves et ressources connues (mesurées et indiquées) de terres rares au monde, estimées à plus de 14 millions de tonnes d'oxydes de terres rares en 2021.
Le scandium est un métal très particulier. Classé comme "terre rare", à l'instar de l'yttrium ou du lutécium, c'est un métal gris-blanc, mou et très léger. Le scandium est relativement répandu dans différents minerais mais en quantités infimes.
Les réserves mondiales en oxydes de terres rares étaient estimées par l'Institut d'études géologiques des États-Unis à 120 millions de tonnes fin 2018, détenues à 37 % par la Chine, devant le Brésil (18 %), le Viêt Nam (18 %), la Russie (10 %), l'Inde (6 %), l'Australie (2,8 %), les États-Unis (1,2 %), etc.
Le prix du Tb, la plus chère des terres rares, s'est établi à 1 709,5 US$/kg contre 660,8 US$/kg en 2020, soit une hausse de 158 %, tout comme le Dy (+ 55,7 %) à 527,1 US$/kg, tandis que le Pr et le Nd sont passés respectivement de 93,6 US$/kg à 122,9 US$/kg (+ 31,3 %) et de 61,3 US$/kg en 2020 à 120,9 US$/kg en 2021 ...
En France, les principaux sites géologiques contenant des terres rares sont situés en Bretagne, en Guyane et en Polynésie. Ils sont recensés dans le dernier rapport du Bureau de recherches géologiques et minières consacré à ces ressources stratégiques(1).
Les terres rares y sont principalement exploitées selon une technique appelée « lixiviation en tas ». Malheureusement, cette technologie produit une grande pollution, due au drainage minier acide. Ce phénomène spontané est généré par l'oxydation des sulfures (par exemple, la pyrite) contenus dans les roches ou résidus.
Les conditions d'extraction des métaux rares et leurs conséquences environnementales font polémique : rejet de déchets toxiques, pollution des nappes phréatiques, manque de protection des ouvriers, atteinte à la fertilité des sols, déforestation, pertes de biodiversité, contamination de l'eau, des sols, de l'air et des ...
En outre, du fait que l'extraction de ces ressources impacte fortement l'environnement (cours d'eau, nappes phréatiques, sols, etc.), les populations locales sont surexposées à des risques sanitaires et des problèmes de santé tels qu'une augmentation du nombre de cancers.
Le recyclage des «terres rares» est en progrès. Du fait de leurs propriétés chimiques ou physiques, ces métaux sont nécessaires pour de nombreuses industries. Ils jouent un rôle essentiel pour des produits électroniques et des équipements verts.
Sur le plan physico-chimique, il s'agit de 17 éléments dont 15 appartiennent à la famille des lanthanides (lanthane, cérium, praséodyme, néodyme, prométhium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, et lutécium), auxquels il faut ajouter l'yttrium et le scandium.
( XIX e siècle) De terre dans le sens « minerai », et rare parce que lors de leur découverte la séparation des terres rares des minerais était difficile (ces éléments ne sont en fait pas tous rares sur Terre).
TERRES RARES ET VÉHICULES ÉLECTRIQUES
Lorsqu'on regarde de plus près : dans la plupart des moteurs de voitures électriques on retrouve le néodyme qui est effectivement une terre rare, mais ce n'est pas le cas du lithium, ni du cobalt qui composent les batteries.
Contrairement à leur nom, les métaux rares ne sont pas si rares : certaines, comme le cérium, sont aussi répandus dans l'écorce terrestre que d'autres métaux plus usuels comme le cuivre. On dit rares parce qu'ils sont difficiles à détecter, à exploiter et à isoler chimiquement.
Ils ne sont pas si rares, puisque l'on en trouve en Amérique, en Australie, en Asie et même en Europe. Seul problème : leur raffinage est extrêmement polluant. Il rejette des déchets toxiques, voire radioactifs.
Des éléments pas si rares
Contrairement à ce que laisse entendre leur dénomination, les terres rares sont relativement abondantes dans la croûte terrestre, plus en tout cas que l'or ou l'argent. On retrouve ces métaux sous forme de traces dans la plupart des environnements naturels.
Parmi les métaux rares les plus connus, on trouve les lanthanides (sauf le cérium, le lanthane et le néodyme), les actinides et les transactinides, l'uranium et les transuraniens, le platine et les platinoïdes (qui représentent à eux tous environ 0,2·10−4 % de la lithosphère), l'argent, l'or (0,005·10−4 %), le cadmium ...
Cobalt, lithium, néodyme, indium, mais aussi or ou argent... Ces éléments chimiques, plus ou moins "rares" sont devenus essentiels au fonctionnement des nouvelles technologies. Malgré leur rareté et leur portée stratégique, les filières de recyclage de ces métaux sont encore peu développées.
1/ L'antimatière
Et pour cause, celle-ci est estimée à 45 300 milliards d'euros le gramme. L'antimatière n'existerait qu'en quantités infimes dans l'univers, dans les rayons cosmiques, ou produite en laboratoire.
Le platine est plus dense, et son alliage est pur à 95%, tandis que l'alliage de l'or contient 75% d'or pur. La rareté du platine a également une influence sur cette différence. Chaque année, le minage de platine représente bien moins que celui de l'or : 200 tonnes pour la platine, contre 1500 tonnes d'or.