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Ni panique ni complaisance sur la disponibilité de métaux

Le 10 décembre 2013 par Daniel Krajka
* Mots clés :  Métaux ferreux


La substitution offre des solutions aux risques de rupture d'approvisionnement de nombreux métaux. Elle nécessitera toutefois d'importants efforts de recherche, soutient une étude de Yale.


Quatre chercheurs de l'université de Yale, T.E. Graedel, E.M. Harper, N.T. Nassar et Barbara K. Reck, se sont penchés sur les difficultés à trouver des solutions de substitution en cas de pénurie de certains métaux ou métalloïdes. Dans leur étude "Pénurie de métaux, le manque de substitution peut handicaper l'innovation", ils  commencent par rappeler les bénéfices de ces matériaux qui n'étaient pas utilisés il y a quelques décennies: "Ordinateurs plus rapides, véhicules plus résistants, meilleures définitions des images…" 
 
Il y a un demi-siècle, pas plus d'une douzaine de matériaux étaient utilisés massivement: bois, fer, cuivre, or, argent et quelques plastiques. Aujourd'hui, une puce intègre plus de 60 éléments. Prenant l'exemple des superalliages utilisés dans l'aéronautique, l'étude souligne que chaque élément a été incorporé un par un au fil des années dans un ensemble toujours plus complexe. Le résultat est un moteur pouvant opérer à une température bien plus élevée, ce qui réduit tant sa consommation que ses émissions. 
 
La conception de ces produits entraine une interrogation sur l'approvisionnement suffisant et durable de ces matériaux note l'étude qui a étudié les possibilités de substitution pour les 62 différents métaux et métalloïdes du tableau périodique des éléments, dans leurs principales utilisations. "Pour une douzaine d'entre eux, les possibilités de remplacement, dans leurs principales applications, sont inadéquates ou semblent ne pas exister", mettent en garde les auteurs. De plus, pas un seul de ces éléments ne dispose d'un substitut  disponible utilisable dans l'ensemble de ses applications. Pour les chercheurs de Yale, la criticité de l'accès aux métaux dépends de trois facteurs principaux, le risque d'approvisionnement, les implications environnementales et la vulnérabilité aux restrictions de l'offre. 
 
Pour chaque utilisation des 62 éléments, ils ont déterminé les substituts disponibles et jusqu'à quel point le remplacement était satisfaisant. Pour des métaux largement utilisés comme l'aluminium ou le zinc, le résultat varie d'acceptable à satisfaisant. Pour d'autres métaux également très répandus – cuivre, chrome, manganèse, et plomb – il n'existe pas de substitut disponible pour les principaux usages. Parmi les autres métaux avec peu de substitution aisément disponibles on retrouve des platinoïdes comme le rhodium, le rhénium, et plusieurs terres rares (lanthane, dysprosium, europium). "Il n'y a absolument aucun des 62 métaux qui dispose d'un substitut offrant de très bonnes performances dans ses applications majeures", alerte l'étude. 
 
Dans certains cas, aucune substitution n'est encore connue, notent les analystes, ajoutant que dans les autres cas, les performances souffriraient fortement de l'utilisation d'un substitut. Ils rappellent qu'en dernière instance les laboratoires des grandes compagnies ont été capables de faire face à des ruptures d'approvisionnement. General Motors avaient réalisé des batteries d'accumulateurs sans cobalt dans les années 1970 quand la guerre civile au Zaïre avait stoppé les exportations de métal bleu. Plus récemment, General Electric a développé des superalliages sans ou avec très peu de rhénium, mais ayant des propriétés équivalentes. Lorsque les cours du nickel se sont envolés au milieu des années 2000, les producteurs chinois se sont lancés dans la production de fonte de nickel, rééquilibrant le marché et dégonflant la bulle des prix. 
 
Toutefois, "la majorité des substitutions n'en sont qu'au stade de la recherche et du développement et les solutions commerciales ne sont que rarement disponibles", souligne l'étude. "La société devra donc prêter une plus grande attention à l'acquisition et à la maintenance des ressources non renouvelables que cela n'a été le cas dans le passé", concluent les auteurs. S'il n'y a pas de raison de paniquer, il faut en revanche stimuler un programme complet de rééquilibrage entre offre et demande sur l'ensemble du tableau des éléments. 
 
L'étude a été publiée par un journal scientifique américain: Proceedings of the National Academy of Sciences.

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