Nous avons besoin de moins de combustibles fossiles et de plus de minéraux critiques

La transition vers l’énergie verte est incontestablement vitale pour réduire notre consommation de combustibles fossiles et les émissions nocives qu’ils génèrent. Mais à travers notre enthousiasme pour cette transition, ne risquons-nous simplement de remplacer un problème – le réchauffement climatique – par un autre, à savoir une baisse rapide de la disponibilité des minéraux rares critiques ?

Prenons un véhicule électrique (VE) typique : il nécessite six fois plus d’apports minéraux qu’une voiture conventionnelle, tandis qu’une éolienne terrestre nécessite neuf fois plus de ressources minérales qu’une centrale au gaz.[1] Dans quelle mesure est-ce vraiment durable ?

Les essentiels de l’énergie verte

Alors que nous réduisons notre dépendance aux combustibles fossiles dans la transition vers l’énergie propre, nous dépendons davantage d’autres ressources moins abondantes et limitées sur notre planète : les « minéraux critiques » qui sont essentiels pour produire une grande partie de la technologie sur laquelle repose la transition énergétique. Voici quelques-unes des applications de plus en plus importantes pour les minéraux critiques :

  1. Lithium, nickel, cobalt, manganèse et graphite: essentiels aux performances, à la longévité et à la densité énergétique des batteries.
  2. Éléments de terres rares: essentiels pour les aimants permanents dans les éoliennes et les moteurs de véhicules électriques.
  3. Cuivre et aluminium: largement utilisés dans les réseaux électriques, le cuivre étant la pierre angulaire de toutes les technologies liées à l’électricité.

Certains d’entre eux, comme le cuivre et le nickel, sont, disons, des produits de base à volume relativement important. D’autres, comme les terres rares (indice dans le nom), le tellure et le néodyme, sont bien moins répandus. Le défi est de savoir comment augmenter considérablement l’approvisionnement en minéraux essentiels d’une manière non seulement durable sur le plan environnemental, mais qui minimise également l’impact sur les communautés et l’environnement lui-même ?

Quels sont les secteurs qui alimentent la demande de minéraux critiques ?

Les énergies renouvelables

L’énergie éolienne et solaire a besoin de beaucoup plus de minéraux pour générer la même quantité d’électricité que la technologie des combustibles fossiles. Un térawatt-heure d’électricité solaire et éolienne consomme 300 % et 200 % de métaux en plus, respectivement, par rapport à une centrale électrique au gaz,[2] mais fournit de l’électricité avec des émissions de carbone nulles ou négligeables.

Cela n’était pas vraiment un problème. Avant 2010, le secteur de l’énergie ne consommait qu’une fraction de l’approvisionnement total en minéraux critiques. Aujourd’hui, à mesure que la transition vers les énergies renouvelables s’accélère, l’énergie verte représente une part beaucoup plus importante, la quantité moyenne de minéraux augmentant de 50 % par unité de production d’énergie.[3]

Pour atteindre les objectifs climatiques de Paris, la demande en minéraux du secteur des énergies renouvelables pourrait tripler d’ici 2020, principalement du fait de l’éolien et du solaire [4](bien que la géothermie, l’énergie hydraulique, l’hydrogène vert et l’énergie nucléaire aient également des besoins importants en divers minéraux critiques[5]).

Transport routier

Les véhicules électriques utilisent beaucoup de minéraux critiques. La production de véhicules électriques à batterie ou à pile à combustible, une technologie relativement nouvelle, est plus gourmande en matériaux que la construction d’un véhicule à moteur à combustion interne (ICE), [6]une technologie qui date de plus d’un siècle. Dans un scénario axé sur le climat, la demande en minéraux pour les VE et le stockage de batteries sera multipliée au moins par trente d’ici 2040.[7] À elle seule, la demande en lithium est multipliée par plus de 40, et la demande en graphite, cobalt et nickel, par 20 à 25. D’un autre côté, la demande de cuivre doublera à mesure que davantage de réseaux électriques seront déployés pour alimenter les véhicules.[8] Bien entendu, l’essor des VE exercera également une pression sur la production d’énergie verte, ce qui à son tour augmentera l’utilisation des minéraux critiques par ce secteur.

IEA logoSelon un rapport de l’Association internationale de l’énergie (AIE) :

« Dans un scénario qui répond aux objectifs de l’Accord de Paris, la part des technologies d’énergie propre dans la demande totale augmentera de manière significative au cours des deux prochaines décennies pour atteindre plus de 40 % pour le cuivre et les éléments de terres rares, 60 à 70 % pour le nickel et le cobalt, et près de 90 % pour le lithium.

Les véhicules électriques et le stockage de batteries ont déjà remplacé l’électronique grand public pour devenir le plus grand consommateur de lithium et devraient prendre le relais de l’acier inoxydable en tant que plus grand utilisateur final de nickel d’ici 2040. »[9]

Comment gérer le passage à un monde plus gourmand en minéraux ?

Les producteurs, les décideurs politiques et les consommateurs doivent tenir compte de la manière dont l’augmentation de la demande en minéraux affecte l’offre, la durabilité et l’impact social dans la course à l’énergie verte.

Considérations relatives à l’approvisionnement

Les experts de McKinsey affirment que « les engagements zéro émission nette dépassent la formation des chaînes d’approvisionnement, des mécanismes de marché, des modèles de financement et des autres solutions et structures nécessaires pour faciliter la voie de la décarbonisation dans le monde ».[10]

L’approvisionnement et l’investissement en minéraux critiques ne sont pas encore prêts à soutenir la transition rapide vers l’énergie verte telle que prévue par les objectifs de Paris et affirmée lors de la COP26. Cela augmente le risque de retards longs (et coûteux). Par exemple, même si le lithium et le cobalt devraient être excédentaires à court terme, la production prévue des mines existantes et des projets en construction ne couvrira qu’environ la moitié de nos besoins d’ici 2030. De même, il nous manquera 20 % de la demande de cuivre prévue.[11] Entre-temps, des matériaux comme le nickel et les éléments de terres rares clés comme le néodyme et le dysprosium pour les batteries pourraient également rencontrer des goulots d’étranglement dans les années à venir. »[12]

Les progrès des technologies d’extraction peuvent aider à combler une partie de cette lacune en augmentant l’offre. Prenons le lithium par exemple. La plupart des réserves mondiales de lithium se trouvent dans des saumures : des gisements naturels d’eau salée. Le processus conventionnel d’extraction du lithium des saumures nécessite de grands bassins d’évaporation qui sont nocifs pour l’environnement, lents à démarrer et vulnérables aux intempéries. Sans parler de la destruction des habitats sauvages. Ce processus conventionnel souffre d’une faible récupération du lithium, d’une faible pureté du produit et il est inefficace pour la plupart des nouvelles découvertes de saumures à faible teneur en lithium.

Une start-up américaine, Lilac Solutions, dans laquelle je suis heureux de dire que JIMCO (la Jameel Investment Management Company) est un investisseur, a développé une nouvelle technologie efficace pour extraire le lithium des saumures sans avoir besoin de ces grands bassins d’évaporation. Sa technologie protège l’environnement en plus d’accélérer le développement de projet, d’augmenter la récupération et de donner un produit très pur.

Cependant, aussi passionnantes que soient ces nouvelles technologies, elles ne constituent pas une solution à court terme et il reste encore beaucoup à faire. Par exemple, les projections de la demande de cobalt varient énormément, de 6 à 30 fois plus.[13] Il est difficile d’évaluer l’impact des innovations futures et des économies d’échelle. Mais la principale cause de ce flou est peut-être le manque de clarté ou de signaux politiques clairs, ce qui entrave la demande et empêche les fournisseurs de verrouiller leurs plans d’investissement en toute confiance. Toutefois, avec les bonnes mesures incitatives, les producteurs peuvent gagner plus d’argent grâce aux technologies à faible émission de carbone. On s’attend à voir des politiques plus robustes à mesure que les gouvernements respectent leurs engagements.

Tout en accélérant la transformation énergétique durable pour réduire les émissions, nous devrons également nous assurer que les systèmes énergétiques restent résilients et sûrs. Les systèmes actuels sont principalement conçus pour faire face aux perturbations de l’approvisionnement en hydrocarbures, mais nous allons assister à une forte volatilité des prix et à des fluctuations de l’approvisionnement en minéraux.

Bien que les prix aient chuté de 90 % au cours de la dernière décennie pour la production de batteries au lithium, cela signifie que les matières premières, plutôt que la technologie, représentent une part plus importante du coût. Par exemple, les matières premières représentent désormais 50 à 70 % des coûts de batterie, contre 40 à 50 % il y a cinq ans seulement. Le cuivre et l’aluminium comptent actuellement pour environ 20 % des coûts totaux d’investissement du réseau pour la production d’électricité.[14] Ces facteurs rendent les secteurs de l’énergie et des véhicules électriques particulièrement vulnérables aux fluctuations de l’offre et des prix.

Problèmes clés ayant un impact sur la disponibilité et le prix des minéraux critiques

Les minerais sont moins nombreux que les hydrocarbures : les trois plus grandes nations productrices au monde contrôlent les trois quarts de l’approvisionnement en lithium, cobalt et terres rares. Par exemple, la République démocratique du Congo (RDC) et la Chine ont produit respectivement 70 % et 60 % du cobalt mondial en 2019. La Chine détient une part importante des opérations de traitement, ce qui aggrave la menace de perturbations de l’approvisionnement.[15]

Délais de livraison longs : il faut en moyenne 16 ans pour passer de la découverte à la production, ce qui limite la capacité à augmenter l’approvisionnement.

Baisse de la qualité des ressources : il ne s’agit pas uniquement de quantité. Par exemple, la qualité moyenne du minerai de cuivre au Chili a diminué de 30 % au cours des 15 dernières années. Les sources de qualité inférieure nécessitent plus d’énergie et peuvent produire plus d’émissions.

Préoccupations ESG : c’est une bonne chose que les entreprises commencent à prendre les perturbations environnementales et sociales plus au sérieux dans leurs opérations. Cependant, l’amélioration des normes prend du temps et de l’argent, et a donc un impact sur l’approvisionnement. De même, les actifs miniers sont de plus en plus exposés aux risques climatiques, tels que le stress hydrique, la chaleur extrême ou les inondations, qui touchent des régions comme l’Australie, la Chine et l’Afrique.

Comment y remédier ? Les gouvernements peuvent soutenir davantage d’études géologiques, rationaliser le processus d’autorisation et accroître les financements pour aider à diversifier les sources d’approvisionnement. Des évaluations régulières du marché, des tests de résistance périodiques et la constitution volontaire de stocks stratégiques contribueront également à consolider l’offre.

Il sera également essentiel de trouver des moyens d’utiliser moins de matériaux et de les remplacer par d’autres lorsque cela est possible. Nous faisons de bons progrès dans ce domaine. Par exemple, la quantité d’argent utilisée dans l’énergie solaire devrait être réduite de plus de moitié d’ici 2028.[16] L’innovation en matière de production peut également augmenter l’approvisionnement, les technologies émergentes telles que l’extraction directe du lithium[17] et la récupération améliorée du métal[18] promettant des gains significatifs.

Considérations sur la durabilité et l’impact social de l’UNICEF au Tchad

Selon la Banque mondiale, « bien que la demande croissante en minéraux et en métaux offre des opportunités économiques tant aux pays en développement riches en ressources qu’aux entités du secteur privé, des défis importants émergeront probablement si la transition énergétique propre induite par le climat n’est pas gérée de manière responsable et durable. »[19]

L’énergie verte n’est pas encore entièrement verte ou bénéfique pour toutes les communautés. Heureusement, la durabilité et l’impact social peuvent être améliorés grâce à une combinaison de mesures pratiques et de politiques de haut niveau.

Tout d’abord, la technologie des énergies renouvelables a une capacité énergétique inférieure à celle des combustibles fossiles et a besoin de plus de matériaux pour produire une quantité équivalente d’électricité. Utiliser moins de matériaux et en substituer d’autres peut contribuer à alléger la pression sur l’approvisionnement et à réduire les émissions associées.

Dans le cas des VE, il faut faire un certain nombre de calculs complexes. L’utilisation d’une demi-tonne d’aluminium ajoute six tonnes de CO2 aux émissions non incorporées d’un VE.[20] Cependant, l’aluminium est plus léger que l’acier et réduit donc les émissions en fonctionnement tout au long du cycle de vie.

Bien entendu, les véhicules électriques émettent généralement environ la moitié des émissions de gaz à effet de serre des voitures à moteur à combustion interne, avec un potentiel de réduction supplémentaire de 25 % avec une électricité à faible émission de carbone. En outre, les changements de carburant et les améliorations de l’efficacité peuvent tous réduire les émissions totales.[21] Les producteurs doivent trouver un équilibre entre la pression de l’approvisionnement et la production et les émissions totales sur toute la durée de vie pour déterminer quelle est l’approche la plus durable dans chaque cas.

Le recyclage sera essentiel pour réduire la pression de l’approvisionnement et réduire l’impact environnemental au minimum. Les métaux en vrac sont déjà largement recyclés, les producteurs travaillent donc sur le recyclage des métaux de transition comme le lithium et les terres rares. D’ici 2030, le cobalt, le nickel et le lithium recyclés pourraient représenter 10 à 20 % de la demande mondiale, selon Ajay Kochhar, PDG et cofondateur de la société canadienne de recyclage de batteries Li-Cycle Corp.[22]

Il est important de savoir où et comment nous obtenons les minéraux, car certaines matières premières ont des émissions plus élevées en fonction de leur source. Nous devons lutter contre les émissions provenant de l’exploitation minière et du traitement à tous les niveaux et améliorer la gestion des déchets et de l’eau. Nous devons également nous assurer que la richesse minérale aide les communautés locales. Le secteur est reconnu pour le manque de sécurité des travailleurs et ses violations des droits de l’homme, comme le travail des enfants et la corruption. Mentionnons par exemple les problèmes bien documentés de travail des enfants entourant l’extraction du cobalt en République démocratique du Congo.[23] Dans un article de 2020 sur le rôle de la justice dans le développement des minéraux critiques, le professeur Raphael J Heffron, professeur de droit mondial de l’énergie et du développement durable à l’Université de Dundee, affirme que « la justice n’a en réalité touché que certaines parties du secteur minier. »[24]

Expert des défis à relever pour assurer une transition juste vers une économie à faible émission de carbone, Heffron divise la justice en différentes catégories, qui doivent toutes être prises en compte :

  • Justice distributive – il s’agit de la répartition des bénéfices du secteur de l’énergie, mais aussi de ses inconvénients (les revenus pétroliers et gaziers sont-ils suffisamment partagés ? Qui subit les dommages environnementaux ?).
  • Justice procédurale – ici, l’accent est mis sur le processus juridique et les étapes légales complètes nécessaires (toutes les étapes pour une déclaration d’impact environnemental sont-elles observées ?).
  • Justice de reconnaissance – les droits sont-ils reconnus pour différents groupes dans la société ? (plus particulièrement, reconnaissons-nous les droits des communautés autochtones ?).
  • Justice cosmopolitaniste – elle découle de la conviction que nous sommes tous citoyens du monde, et que nous devons donc considérer les effets au-delà de nos frontières et dans un contexte mondial.
  • Justice réparatrice – toute injustice causée par le secteur de l’énergie doit être rectifiée ; elle se concentre sur la nécessité d’appliquer des lois particulières (p. ex., les sites énergétiques doivent être rendus à leur usage antérieur, d’où la nécessité d’une politique de gestion des déchets et d’un démantèlement adéquat).

Il est clair que des contrôles minutieux de la chaîne d’approvisionnement et l’application de la réglementation seront essentiels pour identifier et atténuer les risques en améliorant la traçabilité et la transparence.

Les gouvernements peuvent encourager une production responsable et mettre davantage de fournisseurs sur le marché grâce à des normes environnementales, sociales et de gouvernance (ESG) améliorées et à une collaboration interne. L’AIE recommande « un cadre international global pour le dialogue et la coordination des politiques entre les producteurs et les consommateurs » afin de recueillir des données fiables et de mener des évaluations régulières des vulnérabilités de la chaîne d’approvisionnement et des solutions pour y remédier, tout en encourageant le partage des connaissances pour diffuser les pratiques de développement durable et uniformiser les règles du jeu avec des normes ESG partagées.[25]

Une exploitation minière intelligente dans le contexte climatique

L’initiative Climate-Smart Mining a été développée par la Banque mondiale, parallèlement aux Objectifs de développement durable des Nations Unies. Sa mission est de décarboniser les secteurs minier et énergétique et d’aider les pays riches en ressources qui possèdent ces minéraux stratégiques et les communautés directement touchées par leur extraction.

Comme l’explique l’OMS :

« [L’initiative Climate-Smart Mining] soutient l’extraction et le traitement durables des minéraux et des métaux pour sécuriser l’approvisionnement en technologies d’énergie propre en minimisant l’empreinte sociale, environnementale et climatique tout au long de la chaîne de valeur de ces matériaux, en intensifiant l’assistance technique et les investissements dans les pays en développement riches en ressources. »

Toutes les ressources sont précieuses si elles nous aident à atteindre nos objectifs climatiques

Nous avions l’habitude de nous soucier de l’épuisement de nos ressources en combustibles fossiles, mais la technologie verte repose sur des produits de base beaucoup moins courants. En réalité à l’heure actuelle, il y a trop d’hydrocarbures et trop peu de minéraux critiques dans la chaîne d’approvisionnement.

En fin de compte, l’offre correspondra à la demande. La question est de savoir à quelle vitesse et à quel niveau de perturbation ? La bonne nouvelle est que nous disposons des technologies existantes et des capacités d’innovation nécessaires pour soutenir une transition durable vers l’énergie verte. Alors que les gouvernements appuient leurs engagements climatiques par de solides mesures incitatives, les producteurs augmenteront l’approvisionnement en conséquence. Si les normes environnementales et sociales progressent en parallèle, nous pourrons accélérer la transition vers l’énergie verte au profit de tous.

Nous n’avons pas de temps, ni de minéraux, à perdre.

 

[1] https://www.iea.org/news/clean-energy-demand-for-critical-minerals-set-to-soar-as-the-world-pursues-net-zero-goals

[2] https://www.mckinsey.com/industries/metals-and-mining/our-insights/the-raw-materials-challenge-how-the-metals-and-mining-sector-will-be-at-the-core-of-enabling-the-energy-transition

[3] https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions, AIE, mai 2021

[4] https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions, AIE, mai 2021

[5] https://www.powermag.com/energy-transition-facing-potentially-debilitating-critical-mineral-supply-gap/

[6] https://www.mckinsey.com/industries/metals-and-mining/our-insights/the-raw-materials-challenge-how-the-metals-and-mining-sector-will-be-at-the-core-of-enabling-the-energy-transition

[7] https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions, AIE, mai 2021

[8] https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions, AIE, mai 2021

[9] https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions,%20IEA,%20May%202021

[10] https://www.mckinsey.com/industries/metals-and-mining/our-insights/the-raw-materials-challenge-how-the-metals-and-mining-sector-will-be-at-the-core-of-enabling-the-energy-transition

[11] https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions, AIE, mai 2021

[12] https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions, AIE, mai 2021

[13] https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions, AIE, mai 2021

[14] https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions, AIE, mai 2021

[15] https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions, AIE, mai 2021

[16] https://www.pv-magazine.com/2018/07/06/amount-of-silver-needed-in-solar-cells-to-be-more-than-halved-by-2028-silver-institute-says/

[17] https://www.nrel.gov/news/program/2021/using-direct-lithium-extraction-to-secure-us-supplies.html

[18] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956053X20305110

[19] https://www.worldbank.org/en/topic/extractiveindustries/brief/climate-smart-mining-minerals-for-climate-action

[20] https://techcrunch.com/2021/08/22/the-tough-calculus-of-emissions-and-the-future-of-evs/

[21] https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions, AIE, mai 2021

[22] https://www.spglobal.com/marketintelligence/en/news-insights/latest-news-headlines/battery-recycling-efforts-pick-up-as-cobalt-lithium-face-potential-deficit-64847803

[23] Raphael J Heffron, The role of justice in developing critical minerals, The Extractive Industries and Society, volume 7, numéro 3, 2020.

[24] Raphael J Heffron, The role of justice in developing critical minerals, The Extractive Industries and Society, volume 7, numéro 3, 2020.

[25] https://www.iea.org/reports/the-role-of-critical-minerals-in-clean-energy-transitions, AIE, mai 2021