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Encore des questions récurrentes, à propos des "Terres Rares". Qu'est-ce que c'est ? Pourquoi sont elles rares etc., etc...
LES TERRES RARES
Note liminaire :
vous trouverez souvent le sigle, REE (Rare Earth Element), dans la littérature pour désigner les Terres rares.
Pourquoi "Terres" et pourquoi "Rares" ?
Leur nom Terres rares s’explique par l’époque de leurs découvertes successives au 18 et 19ème siècles dans des minerais d’oxydes réfractaires au feu, que l’on appelait « terres » en ce temps-là.
Ces minerais étaient peu courants, très dispersés et difficiles à séparer, on les considérait donc comme « rares ». Leurs propriétés géochimiques sont la cause de leur répartition très inégale dans la croûte terrestre avec des concentrations très faibles et donc économiquement peu rentables.
Qu'est-ce donc que les "Terres rares" ?
Les terres rares sont un groupe de dix-sept éléments chimiques regroupés ensemble dans le tableau périodique. Le groupe se compose de l’yttrium et des 15 éléments lanthanides, lanthane, cérium, praséodyme, néodyme, prométhium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium et lutétium. Le scandium se trouve dans la plupart des gisements de terres rares et est classé comme un élément de terres rares par l’Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée qui l’inclut dans sa définition des terres rares.
Les terres rares sont toutes des métaux, et le groupe est souvent appelé « métaux de Terres rares » ou encore « éléments de Terre rares » . Ces métaux ont de nombreuses propriétés similaires, ce qui les amène souvent à être trouvés ensemble dans les gisements. Ils sont également appelés « oxydes de terres rares » parce que beaucoup d’entre eux sont généralement vendus comme composés oxydes.
Les Terres rares sont-elles réellement "rares" ?
Les terres rares ne sont pas aussi « rares » que leur nom l’indique. Le thulium et le lutétium sont les deux éléments de terres rares les moins abondants - mais leur abondance moyenne dans la croûte terrestre est près de 200 fois supérieure à l’abondance de l’or [1]. Cependant, ces métaux sont très difficiles à extraire car il est inhabituel de les trouver à des concentrations suffisamment élevées pour une extraction économique.
C'est le projet Manhattan, la mise au point de la première bombe atomique, qui provoque la production en grandes quantités, le chimiste canadien Frank Spedding [2] mettant au point des techniques de séparation par échange d'ions [3] sur résines qui permettent d’obtenir des terres rares à l’état pur.
Les éléments de terres rares les plus abondants sont le cérium, l’yttrium, le lanthane et le néodyme [4]. Ils ont des abondances moyennes dans la croûte terrestre qui sont similaires aux métaux industriels couramment utilisés tels que le chrome, le nickel, le zinc, le molybdène, l’étain, le tungstène et le plomb [1]. Encore une fois, on les trouve rarement à des concentrations extractibles de façon économique.
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Concepcion Cascales, Pactrick Maestro, Pierre-Charles Porcher, Regino Saez Puche, « Lanthane et lanthanides : 2. État naturel», sur Encyclopædia Universalis (consulté le 16 mars 2015).
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Frank Harold Spedding (22 octobre 1902 - 15 décembre 1984) était un chimiste canado-américain. Il était un expert renommé des éléments des terres rares et de l’extraction des métaux à partir de minéraux. Le processus d’extraction de l’uranium a permis au projet Manhattan de construire les premières bombes atomiques.
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Échange d’ions : https://en.wikipedia.org/wiki/Ion_exchange
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Alain Lévêque et Patrick Maestro, Techniques de l'ingénieur, Opérations unitaires. Génie de la réaction chimique, Terres rares, réf. J6630, 1993.
Classement par n° atomique et étymologie.
Marchés et Production
Juillet 2021...
Documents BRGM
Nouveaux acteurs et structurations de "chaînons manquants" dans le reste du monde.
Face à ce constat, un certain nombre de pays tente de valoriser la montée en puissance de filières de production de TR pour réduire les risques de dépendance aux importations chinoises.
La figure suivante résume la chaine de valeur de la mine à la production des aimants permanents Nd-Fe-B.
Pour consulter les documents complets :
L'Australie, un nouveau leader mondial sur le secteur des terres rares ?
Avec l’essor des marchés liés à la transition énergétique, les terres rares sont devenues stratégiques. Aujourd’hui, la Chine représente près de 80% de la production mondiale de terres rares et concentre la majorité des usines de traitement et de séparation. Mais, en 10 ans, et alors que de nombreux sites restent encore inexploités ou inexplorés, l’Australie s’est élevée au rang de 2e producteur mondial.
Utilisations des Terres rares.
Dates de découverte et filiation des Terres rares.
Yttrium
En 1787, un minéralogiste amateur suédois, Carl Axel Arrhenius, découvre dans les carrières de feldspath d'Ytterby, un nouveau minéral qu'il appelle « ytterbite » : c’est un nouvel oxyde que l’on nomme yttria et ce nouvel élément chimique est appelé yttrium .
Cérium
C’est en 1803, que le cérium est identifié par Martin Heinrich Klaproth en Allemagne et en Suède par Jöns Jacob Berzelius et Wilhelm Hisinger
Prométhium
C’est une longue histoire qui commence en 1902, lorsque Bohuslav Brauner, qui fait des recherches sur les propriétés chimiques des Terres rares, a prédit l'existence d'un élément entre le néodyme et le samarium. En 1914, Henry Moseley découvre que le numéro atomique est une propriété mesurable des éléments, et constate qu'aucun élément connu n'avait le numéro atomique 61. Les chercheurs se mettent à la recherche de l’élément manquant dans le tableau des lanthanides. Plusieurs découvertes d’un nouvel élément 61 seront des découvertes erronées, le florentium en 1924, l’illinium en 1926, le cyclonium en 1941.
C’est en 1945 qu’une équipe de l'Oak Ridge National Laboratory, du Tennessee, Charles D. Coryell, Jacob A. Marinsky, Lawrence E. Glendenin et Harold G. Richter, le découvrent en séparant et analysant les produits de fission de l'uranium irradié dans un réacteur nucléaire au graphite. Très occupés par les recherches nucléaires militaires de la guerre, l’annonce de la découverte n'est faite qu'en 1947.
Minéralogie des Terres rares.
Minéraux produisant des Terres rares.
Conséquences environnementales . . .
L'extraction et le raffinage des terres rares requièrent de nombreux solvants et acides forts, ainsi que de grandes quantités d’eau et d’énergie, car ils s’effectuent le plus souvent à haute température. Tous ces procédés entraînent le rejet de nombreux éléments toxiques [1].
Selon la Société chinoise des terres rares, la production d’une tonne de terres rares à Bayan Obo s’accompagne du rejet de grandes quantités de gaz contenant de l’acide sulfurique, de l’acide fluorhydrique et du dioxyde de soufre, d’eau acide et d’une tonne de déchets radioactifs [1].
Les terres rares ne sont pas des minerais radioactifs en eux-mêmes, mais l’activité qui consiste à les séparer d’autres minerais radioactifs (thorium ou uranium) auxquels ils sont associés dans la croûte terrestre, produit des déchets radioactifs [1-3].
« Il faut injecter sept ou huit tonnes de sulfate d'ammonium dans le sol pour extraire une tonne d'oxyde, ces liquides toxiques vont résider longtemps et les conséquences seraient épouvantables si l'eau souterraine était polluée », a indiqué le vice-ministre de l'Industrie et des Technologies de l'information chinois Su Bo [2]. À Baotou, plus grand site chinois de production, les effluents toxiques sont stockés dans un lac artificiel de 10 km2 dont les trop-pleins sont rejetés dans le fleuve Jaune [4], l’équivalent de dix mille piscines olympiques contenant 149 millions de tonnes de déchets faiblement radioactifs. Les échantillons de sol prélevés près des décharges contiennent par exemple 36 fois la quantité normale de thorium [1].
La pollution radioactive mesurée dans les villages de Mongolie-Intérieure proches de Baotou est de 32 fois la normale (à Tchernobyl, elle est de 14 fois la normale). Des travaux menés en 2006 par les autorités locales ont montré que les niveaux de thorium dans le sol à Dalahai étaient 36 fois plus élevés que dans d'autres endroits à Baotou [5].
En conséquence, le bétail autour des sites d'extraction meurt, les récoltes chutent et la population est atteinte de cancers [4]. D'après la carte des « villages du cancer » en Chine, la mortalité par cancer y est de 70 % [6]. Il s'agit de cancers du pancréas, du poumon et de leucémies [4]. Soixante-six villageois de Dalahai ont succombé à un cancer entre 1993 et 2005 [5].
Ces pollutions ont été dénoncées en 2011 dans un rapport de Jamie Choi, alors responsable de Greenpeace Chine [5].
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Marine Corniou, « La ruée vers les terres rares rares » [archive], sur quebecscience.qc.ca, Québec Science, 20 juillet 2012 (consulté le 30 avril 2022).
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Lire en ligne, sur french.people.com.
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Guillaume Pitron, La guerre des métaux rares, Les Liens qui libèrent, octobre 2019 (ISBN 979-10-209-0717-2), p. 96.
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« En Chine, les terres rares tuent des villages » [archive], sur Le Monde, 19 juillet 2012 (consulté le 22 janvier 2019).
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« Les ravages des terres rares en Chine » [archive], sur 20 minutes, 1er mai 2011 (consulté le 5 octobre 2014)
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Deng Fei (trad. Stella Xie), « 中国癌症村地图 China Cancer Villages Map » [archive] [« 100 terrains chinois cancérigènes dangereux »], sur Google My Maps, 2009 (consulté le 22 janvier 2019) : « Original map found here: https://maps.google.com/maps/ms?ie=UTF8&oe=UTF8&msa=0&msid=104340755978441088496.000469611 [archive] »
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