Mines sous-marines : un dilemme grandissant

La vie est pleine de contradictions : le type de dilemmes qui nécessitent plus que des solutions rapides et prêtes à l’emploi.

Prenez en compte notre besoin croissant d’approvisionnement en minéraux critiques, le type de métaux rares indispensables à bon nombre des technologies clés qui nous permettront d’atteindre un avenir véritablement durable.

Comme je l’ai évoqué dans un article précédent, l’approvisionnement actuel en minéraux critiques n’est pas suffisant pour soutenir la transition rapide vers le « zéro émission nette », comme l’envisagent les objectifs de l’Accord de Paris, réaffirmés lors de la COP26. Par exemple, la production prévue de lithium et de cobalt 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. Entre-temps, l’approvisionnement en matériaux comme le nickel et en éléments de terres rares clés comme le néodyme et le dysprosium pour les batteries pourrait également être mis à l’épreuve dans les années à venir. »[1]

Nous devons trouver rapidement de nouvelles sources de ces minéraux.

Rien de contradictoire à ce sujet.

Le problème est que l’une des sources potentielles les plus importantes de minéraux critiques se trouve juste sous nos yeux : les océans qui donnent vie à notre planète. Mais, d’après moi, c’est une ressource que nous ne pouvons pas, que nous ne devons pas, simplement piller pour notre confort à court terme.

Nos mers et nos océans sont des référentiels naturels des types précis de minéraux dont nous avons besoin pour soutenir de nouvelles technologies vertes. De nombreuses voix sont prêtes à soutenir l’investissement dans l’exploitation minière en haute mer pour les extraire. Mais nos océans représentent l’une des plus grandes ressources naturelles de notre planète. Une ressource qui ne peut se défendre contre l’exploitation commerciale. Si nous ne faisons pas attention, nous pourrions tenter de sauver notre planète en détruisant l’un de ses environnements les plus précieux.

Plonger dans les détails

Un examen plus approfondi des faits peut aider à démystifier le problème et à mettre en lumière les stratégies possibles.

Nous devrions commencer par essayer de comprendre pourquoi le besoin en éléments critiques est si grand et se développe si rapidement. Nous avons besoin de certains éléments de terres rares (comme le praséodyme, le néodyme, le terbium et le dysprosium) pour les composants magnétiques des turbines et pour les véhicules électriques, deux technologies qui sous-tendent notre parcours vers le « zéro émission nette ».

Alors que nous nous tournons de plus en plus vers des technologies énergétiques durables comme l’éolien et le solaire, nous avons besoin d’une nouvelle génération de batteries pour nous aider à stocker l’énergie qu’elles génèrent. Ces batteries hautes performances à longue durée de vie dépendent d’éléments tels que le lithium, le nickel, le cobalt, le manganèse et le graphite. De plus, nous avons besoin d’un approvisionnement important en matériaux tels que le cuivre et l’aluminium pour entretenir nos réseaux électriques.

C’est une sacrée liste de courses.

À première vue, la mer profonde pourrait constituer un riche vivier pour ces technologies très gourmandes en minéraux. À l’échelle mondiale, les plaines abyssales (lits de mer) contiennent des billions de nodules polymétalliques précieux de cuivre, de nickel et de fer. Les vieilles cheminées hydrothermales sont bien souvent le signe de dépôts de sulfure contenant de l’or, de l’argent, du plomb et du zinc. Les montagnes sous-marines, quant à elles, ont souvent de riches couches de cobalt. Et tout est là. Tapis au fond de l’océan, encore intact.

C’est tentant, n’est-ce pas ?

Il semble presque immoral de ne pas se servir face à une telle générosité : les fruits du bombardement cosmique pendant la formation ardente de la Terre.

Si seulement nous pouvions descendre et extraire chaque nodule du fond marin, un par un, nous aurions accès à un approvisionnement quasi infini en minéraux précis dont nous avons besoin pour soutenir notre transition verte.

Malheureusement, lorsqu’il s’agit de l’océan, notre société, et sa technologie ne sont bien souvent pas à la hauteur.

Tirer les leçons de l’exploitation minière sur terre

Le problème est simple : actuellement, d’un point de vue économique, nous manquons de savoir-faire en technologie pour extraire les minéraux des fonds marins, avec précision et, plus important encore, sans détruire l’écosystème présent.

Au lieu de cela, nous nous sommes jusqu’à présent appuyés sur la méthode de raclage incroyablement imprécise, par laquelle de vastes machines se faufilent le long du fond marin et dévastent toute la surface biologiquement active à la recherche d’une masse relativement faible de matériaux utiles. C’est comme détruire toute une forêt tropicale juste pour dénicher quelques pierres précieuses sur le sol.

Non seulement une telle activité est physiquement destructrice à une échelle presque inimaginable, mais elle interfère également avec la vie marine de manière générale, avec une conséquence plus subtile, mais pas moins catastrophique : la pollution sonore sous-marine.

Un rapport du groupe suisse de protection de la faune marine OceanCare[2] suggère que les activités minières en haute mer pourraient avoir un impact sur la vie marine, de la surface au fond marin. Les espèces en eaux profondes dépendent par exemple de l’ambiance sonore naturelle pour trouver leur nourriture, et le bruit des activités humaines à proximité les rendrait particulièrement vulnérables.

De nombreuses espèces en haute mer sont également des sessiles, ce qui signifie qu’elles sont attachées au fond marin ou à un autre objet, comme une formation rocheuse. Par conséquent, ils ne seraient pas en mesure d’échapper au bruit (vibrations/ondes de pression) créé par les activités minières en haute mer. Selon le rapport, même les espèces migratrices comme les baleines, les dauphins et les tortues pourraient être touchées, même en passant brièvement par une zone minière pour se nourrir ou se reproduire.

Pour les poissons, les crustacés, les plantes en fond marin, les conséquences sont désastreuses. Un fond marin perturbé, vide de toute vie. Un écosystème altéré pour toujours.

Nous jouons avec cet écosystème à nos risques et périls. Nous pouvons voir la mer profonde comme un environnement extraterrestre. En effet, l’exploration en mer profonde est probablement moins présente dans notre conscience collective que l’exploration spatiale, car c’est un sujet moins prisé des médias. Mais cette mer profonde est essentielle à l’activité humaine et à notre survie : elle absorbe la chaleur d’une planète qui se réchauffe, elle ralentit le changement climatique en emprisonnant le carbone, elle abrite une vie marine foisonnante, et elle recycle les nutriments et la plupart du « cycle du carbone profond » qui se produit à la jonction des plaques tectoniques.

Elle le fait de manière silencieuse et efficace, comme elle le fait depuis des centaines de millions d’années. Jusqu’à ce que, bien sûr, nous intervenions.

« Fragiles, les petits animaux et végétaux qui peuplent les fonds marins depuis tout ce temps, à savoir les polychètes, les holothuries, les coraux et les calamars, seraient éradiqués par le dragage. Dans le même temps, des jets de sédiments, formés de métaux toxiques, remonteraient en spirale pour empoisonner les chaînes alimentaires marines »,[3] rapporte The Guardian au Royaume-Uni.

Des populations de créatures marines, étouffées par des nuages boueux éjectés par des machines à draguer et « assourdies » par la pollution sonore pourraient ne pas se rétablir avant plusieurs siècles, voire ne jamais se rétablir.

Certes, si l’on se fie aux antécédents de l’humanité en matière d’exploitation minière sur terre, les personnes concernées par la protection de nos océans ont raison d’être inquiètes.

L’extraction du charbon et des métaux précieux sur terre a longtemps été nuisible pour l’environnement, entraînant une réduction de la biodiversité, la destruction des cours d’eau, la perte de végétation, la pollution et l’érosion des sols.

Chaque année, on estime que l’exploitation minière représente 4 à 7 % de tous les gaz à effet de serre, soit l’équivalent de 1,9 gt à 5,1 gt de CO₂ rejetées.^[4] Même un minéral relativement courant comme le fer a un coût environnemental élevé, produisant 2 kg de gaz à effet de serre pour chaque kg extrait.[5]

En bref, notre histoire de l’exploitation minière des terres semble avoir été régie par des objectifs à court terme, par la préoccupation des bénéfices plutôt que par le bien-être des personnes et la planète, tout cela pour un échec cuisant et très coûteux. Ce n’est que maintenant que nous commençons à comprendre les impacts environnementaux, à implanter des mesures pour développer des technologies et des techniques d’atténuation qui peuvent préserver ou restaurer l’environnement.

Loin d’empêcher les effets du changement climatique, exploiter nos océans de la même manière que nos terres pourrait empirer nos problèmes et accélérer notre déclin.

Augmentation de la demande en minéraux critiques

Ne vous attendez pas à ce que la demande mondiale en minéraux critiques diminue avec le temps, bien au contraire.

Bien qu’elles soient beaucoup plus durables que les alternatives traditionnelles aux combustibles fossiles, les centrales éoliennes et solaires nécessitent 200 % à 300 % de métaux en plus pour construire et fonctionner que les centrales au gaz standard.[6] Ainsi, la quantité de minéraux nécessaire pour produire une unité d’énergie a augmenté de moitié depuis les années 2000, lorsque les usines de combustibles fossiles dominaient l’industrie.[7]

L’augmentation des véhicules électriques (VE) et des batteries associées signifie que d’ici 2040, nous pourrions avoir besoin de 40 fois plus de lithium, de 20 à 25 fois plus de graphite, de cobalt et de nickel, et de deux fois plus de cuivre que ce que nous consommons actuellement.

En effet, pour atteindre nos objectifs climatiques au cours des deux prochaines décennies, l’énergie propre représentera finalement 90 % de la demande mondiale en lithium, 60 % à 70 % de la demande en nickel et cobalt, et 40 % de la demande en cuivre et en éléments de terres rares.

Nos fonds marins, nos cheminées hydrothermales et nos montagnes sous-marines constituent un trésor naturel de ces minéraux. De plus, ces minéraux se trouvent dans une variété et une proximité bien plus importantes que n’importe quel écosystème terrestre sec, où des mines individuelles sont souvent nécessaires pour chaque élément distinct.

Il n’est donc pas étonnant que nos eaux profondes soient convoitées pour une extraction potentielle des minéraux à une échelle sans précédent.

L’exploitation minière en haute mer : une course à l’abîme ?

Le Japon ouvre la voie en matière d’exploitation des eaux domestiques. En 2017, la société minière publique nippone JOGMEC a réussi à extraire du zinc d’un site de cheminées hydrothermales profond de 1 600 m près d’Okinawa, ce qui suggère que la viabilité commerciale est une réelle perspective à court et moyen terme.[8]

Au-delà des eaux domestiques, l’Autorité internationale des fonds marins (International Seabed Authority,ISA) fondée par l’ONU, qui englobe 168 membres dont l’Union européenne, est chargée de gérer les eaux internationales au nom de toutes les nations.

L’un de ses mandats est d’aider à protéger l’environnement marin des effets potentiellement nocifs de l’exploitation minière en haute mer. Depuis 2014, l’ISA développe un cadre réglementaire international pour garantir que toute exploitation minière en haute mer profite aux personnes du monde entier, mais les progrès ont été entravés par la pandémie mondiale de COVID-19.

Entre temps, l’ISA a déjà accordé 31 licences d’exploration aux sociétés minières internationales pour sonder plusieurs sites dans les océans Pacifique, Indien et centre-Atlantique. À elle seule, la Chine comptabilise cinq de ces licences et est à la tête de plus d’exploitations minières que n’importe quel autre pays. Cela signifie que la Chine a désormais potentiellement le droit d’explorer et de commercialiser 238 000 kilomètres carrés (presque la taille de la Nouvelle-Zélande) des fonds marins hors de sa juridiction nationale pour le cobalt, le nickel, le cuivre et d’autres minéraux de valeur. Le Japon, le Royaume-Uni, l’Allemagne, la France, la Corée et la Russie sont d’autres acteurs importants dans la course aux fonds marins.

L’un des sites les plus riches en ressources est le Clarion Clipperton Zone dans le Pacifique central de l’Est. Cette zone de 6 millions de km² contient jusqu’à six fois plus de cobalt que toutes les réserves connues sur terre.[9]

La commercialisation de l’exploitation minière en haute mer pourrait, selon certaines estimations, commencer d’ici 2024. C’est la date à laquelle les entrepreneurs travaillant pour le compte de l’île Pacifique de Nauru devraient commencer à récolter des nodules dans les eaux de Nauru. Ailleurs dans le Pacifique, des opérations similaires sont prévues pour Kiribati et Tonga. Cela a incité de nombreux gouvernements à exiger une pause dans toutes les activités minières en haute mer jusqu’à ce que les impacts soient pleinement compris, bien que la recherche elle-même pourrait prendre plusieurs décennies.[10]

La voix de l’opposition se fait de plus en plus forte. Cette année au Portugal, lors de la Conférence des Nations Unies sur l’océan, des scientifiques, des écologistes et des groupes de la société civile ont uni leurs forces pour formaliser leurs objections à l’exploitation minière en haute mer.^[11]

Lors de la conférence, le Premier ministre fidjien Frank Bainimarama a déclaré que si elle continuait sur sa lancée, l’exploitation minière en haute mer « détruirait de manière irréversible les anciennes habitudes en haute mer et aurait un impact sur les populations qui dépendent de l’océan pour se nourrir ».

Le Chili a proposé de décaler de 15 ans les réglementations autorisant l’exploitation minière en haute mer, 146 législateurs du monde entier ont signé la Déclaration parlementaire mondiale demandant un moratorium sur l’exploitation minière en haute mer.

J’espère que ce n’est pas trop peu, trop tard.

Si nous négligeons la nature, qui sait quelles opportunités nous allons manquer ? Rien qu’au cours des 20 dernières années, des milliers de nouvelles espèces ont été découvertes sous l’eau. Sans que nous l’ayons anticipé, certaines de ces espèces exotiques nous sont utiles.

Pour donner un exemple, la résistance bactérienne est un problème croissant dans le monde entier. Les bactéries vivant dans certaines éponges produisent des composés antimicrobiens qui peuvent aider les scientifiques à fabriquer de nouveaux antibiotiques.

Une exploitation minière en haute mer non contrôlée risque d’éteindre de nouvelles espèces avant même qu’elles ne soient identifiées, nous privant pour toujours de leurs avantages naturels, y compris la lutte contre les futures pandémies.[12]

Comme le professeur Craig Smith, professeur d’océanographie à l’Université d’Hawaï, nous avertit :

« L’exploitation minière en haute mer pourrait finir par être l’activité humaine avec la plus grande empreinte sur la planète, en termes de zone d’impact. »[13]

Pour moi… il doit y avoir un meilleur moyen !

Une vague d’alternatives au pillage en haute mer

Que se passerait-il si nous nous efforcions de réduire nos besoins en minéraux rares et fragiles plutôt que de trouver des moyens d’en satisfaire notre désir croissant ?

Le recyclage des métaux et le déploiement de technologies vertes alternatives sont deux approches qui méritent d’être étudiées.

Le recyclage permettrait d’éliminer les métaux précieux des batteries de véhicules électriques épuisées et de les réutiliser pendant le processus de production de nouvelles batteries. Cette technique pourrait, selon certaines estimations, satisfaire 35 % à 40 % de nos besoins pour ces minéraux d’ici 2035.[14]

Et les batteries ne sont pas les seules à pouvoir offrir leurs éléments métalliques au recyclage sélectif : les disques durs, les cartes de circuits imprimés et même les lampes fluorescentes pourraient également être utilisé(e)s, ce qui réduirait les nouvelles demandes en indium, yttrium, néodyme, cobalt et lithium.[15]

D’autres chercheurs étudient des technologies alternatives de batteries, évitant ainsi entièrement le besoin de métaux tels que le cobalt, le manganèse, le nickel et le cuivre. Par exemple, le développement de batteries lithium-fer phosphate (LFP) a connu de réels progrès. La LFP sert de cathode et une électrode carbone graphitique sert d’anode.

Une étude a révélé que les batteries LFP coûtent environ 6 % moins cher que leur équivalent en batteries NMC (nickel, manganèse et cobalt) et peuvent durer 67 % plus longtemps en termes de cycles de recharge.[16]

Avec la commercialisation croissante de sites en eaux profondes dans le Pacifique, et le développement de technologies alternatives à l’horizon, la résistance à l’exploitation minière sous-marine s’intensifie. Mais en attendant, que pouvons-nous faire d’autre ?

Il s’avère qu’il existe une meilleure façon…

Si nous ne devions pas fouiller nos fonds marins à la recherche de minéraux, éliminant toute la vie dans notre sillage, que devrions-nous faire à la place ?

La start-up américaine Lilac Solutions, qui compte la Jameel Investment Management Company (JIMCO) comme investisseur, donne un aperçu de ce qui est possible pour résoudre ces problèmes d’un point de vue différent.

Lilac reconnait que tout n’est pas simple : la plupart des réserves mondiales de lithium proviennent de gisements d’eau salée (saumure) naturels, mais la séparation du lithium de l’eau salée nécessite de vastes bassins d’évaporation nuisibles pour l’environnement. Pour remédier à cela, Lilac a développé une nouvelle technologie « d’échange d’ions » pour extraire le lithium de l’eau salée sans avoir besoin de ces bassins d’évaporation. Cette méthode augmente la récupération et fournit dans le même temps un produit de haute pureté et avec un impact environnemental relativement moindre.

Comment cela fonctionne-t-il ? Les perles d’échange d’ions spéciales de Lilac absorbent le lithium lorsque la saumure s’écoule dans les réservoirs d’eau. Ensuite, de l’acide chlorhydrique est ajouté pour extraire le lithium des perles. On obtient alors du chlorure de lithium, qui peut alors être transformé en carbonate de lithium ou en hydroxyde de lithium adapté aux batteries. Ce qui représentait autrefois un processus d’extraction du lithium sur deux ans prend désormais deux heures.

L’échange d’ions a déjà été utilisé dans les programmes de traitement de l’eau, mais jamais auparavant dans l’industrie des éléments rares.

Si nous pouvons déployer des technologies similaires à plus grande échelle, cela renforcerait l’argument selon lequel nous devrions laisser nos fonds marins en paix plutôt que de les « vider » de toute activité biologique. Autrement, nous condamnons les générations futures à vivre dans un monde privé de l’abondance nutritionnelle des océans et d’un grand régulateur de notre écosystème.

Salut : des terres reculées au fin fond de l’espace

Une autre découverte potentiellement révolutionnaire vient d’Océanie, où les chercheurs ont récupéré des gisements riches en cobalt à partir des déchets miniers de cuivre dans les terres reculées d’Australie. Les tests montrent que les déchets contiennent plus de 200 fois la quantité de cobalt généralement présente dans la croûte de la planète. Aujourd’hui, des équipes de géologues examinent d’autres échantillons de déchets miniers dans tout le pays pour estimer le volume de cobalt qui pourrait être déterré.[17]

Si cette découverte est un avant-goût, nous avons peut-être cherché au mauvais endroit tout ce temps, et nous pourrions récupérer nos minéraux vitaux bien plus facilement que dans les profondeurs impénétrables des océans.

Sinon, au lieu de baisser les yeux vers le sol, nous pourrions les lever vers le ciel.

Les astéroïdes entourant notre système solaire comprennent 8 % de corps riches en métal et 75 % de corps carbonés riches en matières volatiles. Les métaux les plus denses, les minéraux du groupe platine et les éléments de terres rares sont répartis uniformément dans l’ensemble, ce qui signifie qu’ils peuvent être extraits à des profondeurs relativement faibles, une fois que l’on saura comment intercepter un astéroïde, bien sûr.

À l’heure actuelle, la technologie nécessaire reste en développement, mais plusieurs entreprises se disputent déjà la première place. Parmi eux figurent Planetary Resources, fondée entre autres par Peter Diamandis et Chris Lewicki à Washington en 2012 (et achetée plus tard par ConsenSys) et Deep Space Industries, basée dans la Silicon Valley (rachetée plus tard par Bradford Space), dont l’entrepreneur spatial Rick Tumlinson était l’un des fondateurs en 2013.[18]

Plus récemment, la startup californienne AstroForge a été lancée en janvier 2022 avec un financement initial de 13 millions USD. Elle dispose d’une technologie testée en laboratoire pour le traitement de matériaux extraits dans un espace profond et doit tester son équipement en orbite via un futur vol SpaceX.[19]

Ces efforts pourraient bien rapporter des dividendes.

Une étude suggère que l’exploitation d’un astéroïde de 500 tonnes et sa localisation dans une orbite terrestre basse coûteraient environ 2,6 milliards USD, mais un astéroïde de 30 mètres pourrait produire jusqu’à 50 milliards USD en platine seul.[20]

Ces chiffres attirent forcément l’attention.

L’horloge tourne sur la biodestruction irréversible

Personne ne nie l’importance des minéraux critiques pour une multitude de technologies intrinsèques à la vie moderne : téléphones portables, batteries, énergie verte, micropuces, etc. Le défi est de les acquérir en ayant le moins d’impact possible sur le plan environnemental.

Avant de piller les stocks de poissons et de ravager tout un écosystème en doublant l’exploitation minière en haute mer, nous devons reconnaître notre ignorance et appuyer sur « pause ».

Nous avons besoin de plus de connaissances et d’informations, sinon nous risquons de répéter nos erreurs en matière d’exploitation des terres et de détruire nos environnements marins de manière irréversible.

Il peut sembler trop facile de récurer nos fonds marins à la recherche de la moindre parcelle de valeur, provoquant le chaos dans nos eaux, mais il sera beaucoup plus difficile de réparer les dommages subis.

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

[2] https://www.oceancare.org/wp-content/uploads/2021/11/DeepSeaMining_a-noisy-affair_report_OceanCare_2021.pdf

[3] https://www.theguardian.com/world/2021/aug/29/is-deep-sea-mining-a-cure-for-the-climate-crisis-or-a-curse

[4] https://www.mckinsey.com/business-functions/sustainability/our-insights/climate-risk-and-decarbonization-what-every-mining-ceo-needs-to-know

[5] https://earth.org/environmental-problems-caused-by-mining/

[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

[8] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0964569120301526

[9] https://www.youtube.com/watch?v=7HoVwJH-_so

[10] https://www.nationalgeographic.com/environment/article/proposed-deep-sea-mining-would-kill-animals-not-yet-discovered

[11] ^{https://globalvoices.org/2022/07/05/the-tide-is-rising-against-deep-sea-mining/}

[12] https://www.theguardian.com/environment/2021/sep/29/covid-tests-and-superbugs-how-the-deep-sea-could-help-us-fight-pandemics

[13] https://www.boldbusiness.com/energy/blue-economy-impact-deep-seabed-mining-ocean-minerals/

[14] https://www.theguardian.com/world/2021/aug/29/is-deep-sea-mining-a-cure-for-the-climate-crisis-or-a-curse

[15] https://www.theguardian.com/environment/2021/may/10/recycling-rare-metals-climate-green-technology

[16] https://www.pnnl.gov/sites/default/files/media/file/Final%20-%20ESGC%20Cost%20Performance%20Report%2012-11-2020.pdf

[17] https://www.ft.com/content/d142bb46-1bc0-49bd-8005-0833497b84e0

[18] https://web.mit.edu/12.000/www/m2016/finalwebsite/solutions/asteroids.html

[19] https://www.space.com/asteroid-mining-startup-astroforge-2023-launch

[20] https://web.mit.edu/12.000/www/m2016/finalwebsite/solutions/asteroids.html

Cartoon image illustrated by Graeme MacKay