Publication originale le 09/07/2020.

NDLR : Ce rapport est tres complet. Toutes les sources se trouvent dans le fichier PDF.

AUTEUR

MARK P. MILLS

CATEGORIES

POSTÉ LE

29 mars 2022

SOURCE

Manhattan Institute

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Résumé exécutif

Les décideurs politiques ayant délaissé les défis de la pandémie pour se concentrer sur la reprise économique, les plans d’infrastructure font à nouveau l’objet de discussions actives, y compris ceux relatifs à l’énergie. Les défenseurs de l’énergie verte redoublent de pression pour poursuivre, voire accroître, l’utilisation de l’énergie éolienne et solaire et des voitures électriques. Les discussions ne tiennent pas compte des conséquences des énergies renouvelables sur l’environnement et la chaîne d’approvisionnement.

Comme je l’ai exploré dans un article précédent, « The New Energy Economy : An Exercise in Magical Thinking », de nombreux enthousiastes croient à des choses qui ne sont pas possibles lorsqu’il s’agit de la physique de l’alimentation de la société, notamment la croyance magique selon laquelle l’énergie « propre » peut suivre la même vitesse que le progrès des technologies numériques. Ce n’est pas le cas.

Cet article se tourne vers une autre réalité : toutes les machines productrices d’énergie doivent être fabriquées à partir de matériaux extraits de la terre. En bref, aucun système énergétique n’est réellement « renouvelable », car toutes les machines nécessitent l’extraction et le traitement continus de millions de tonnes de matériaux primaires et l’élimination de matériel qui s’use inévitablement. Par rapport aux hydrocarbures, les machines vertes impliquent, en moyenne, une multiplication par 10 des quantités de matériaux extraits et traités pour produire la même quantité d’énergie.

Cela signifie que toute expansion significative du modeste niveau actuel d’énergie verte – qui représente actuellement moins de 4 % de la consommation totale du pays (contre 56 % pour le pétrole et le gaz) – entraînera une augmentation sans précédent de l’extraction mondiale des minéraux nécessaires, exacerbera radicalement les problèmes environnementaux et de main-d’œuvre existants sur les marchés émergents (où se trouvent de nombreuses mines) et augmentera considérablement les importations américaines et la vulnérabilité de la chaîne d’approvisionnement énergétique du pays.

En 1990 encore, les États-Unis étaient le premier producteur mondial de minéraux. Aujourd’hui, ils sont à la septième place. Même si le pays dispose de vastes réserves minérales valant des billions de dollars, l’Amérique dépend désormais à 100 % des importations pour quelque 17 minéraux clés et, pour 29 autres, plus de la moitié des besoins nationaux sont importés.

Parmi les réalités matérielles de l’énergie verte :

  • La construction d’éoliennes et de panneaux solaires pour produire de l’électricité, ainsi que de batteries pour alimenter les véhicules électriques, nécessite en moyenne une quantité de matériaux plus de 10 fois supérieure à celle des machines utilisant des hydrocarbures pour fournir la même quantité d’énergie à la société.
  • Une seule voiture électrique contient plus de cobalt que 1 000 batteries de smartphones ; les pales d’une seule éolienne contiennent plus de plastique que 5 millions de smartphones ; et un panneau solaire qui peut alimenter un centre de données utilise plus de verre que 50 millions de téléphones.
  • Le remplacement des hydrocarbures par des machines vertes dans le cadre des plans actuels – sans parler des aspirations à une expansion bien plus grande – augmentera considérablement l’extraction de divers minéraux critiques dans le monde. Par exemple, une seule batterie de voiture électrique pesant 1 000 livres nécessite l’extraction et le traitement de quelque 500 000 livres de matériaux. Sur la durée de vie moyenne d’une batterie, chaque kilomètre parcouru avec une voiture électrique « consomme » cinq livres de terre. L’utilisation d’un moteur à combustion interne consomme environ 0,2 livre de liquides par kilomètre.
  • Le pétrole, le gaz naturel et le charbon sont nécessaires pour produire le béton, l’acier, les plastiques et les minéraux purifiés utilisés pour construire les machines vertes. L’équivalent énergétique de 100 barils de pétrole est utilisé dans les processus de fabrication d’une seule batterie qui peut stocker l’équivalent d’un baril de pétrole.
  • D’ici 2050, si les plans actuels sont respectés, la quantité de panneaux solaires usés – dont la plupart ne sont pas recyclables – représentera le double du tonnage de tous les déchets plastiques mondiaux actuels, ainsi que plus de 3 millions de tonnes par an de plastiques non recyclables provenant de pales d’éoliennes usées. D’ici 2030, plus de 10 millions de tonnes par an de piles deviendront des déchets.

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C’est un monde matérialiste

Combien pèse un kilomètre de voyage ou un film ? Cette question étrange n’a rien à voir avec la distance ou le temps ; elle met plutôt en évidence la réalité incontournable selon laquelle chaque produit et service commence par l’extraction de minéraux de la terre et est soutenu par celle-ci.

Pour tout ce qui est construit ou fabriqué, on peut tracer une ligne droite en amont, là où les gens utilisent des équipements lourds (dans certains pays, simplement des pelles) pour extraire les matériaux de la terre. Il est évident que les matériaux utilisés pour construire des ponts, des gratte-ciel et des voitures ont un poids mesurable. Le poids des matériaux nécessaires à la production d’énergie est moins évident. Les différentes formes d’énergie impliquent des types et des quantités radicalement différents de machines à capter l’énergie et donc des types et des quantités différents de matériaux.

Qu’il s’agisse de liquides extraits de la terre pour alimenter un moteur à combustion interne ou de solides utilisés pour fabriquer des batteries, toute augmentation significative des matériaux utilisés par kilomètre s’additionne, car les Américains parcourent à eux seuls quelque 3 000 milliards de kilomètres par an. Il en va de même pour la livraison de kilowattheures et toutes les autres utilisations de l’énergie. La nature en amont des minéraux et matériaux sous-jacents nécessaires à la civilisation a toujours été importante. Elle est essentielle maintenant que les gouvernements du monde entier s’empressent d’adopter les énergies renouvelables.

Toutes les machines s’usent, et les machines vertes n’ont rien de réellement renouvelable, puisqu’il faut continuellement extraire des matériaux pour en construire de nouvelles et remplacer celles qui s’usent. Tout cela nécessite l’extraction, le traitement, le transport et, finalement, l’élimination de millions de tonnes de matériaux, dont la plupart ne sont pas recyclables d’un point de vue fonctionnel ou économique.

Assurer l’accès aux minéraux qui sont à la base de la société est une préoccupation très ancienne, qui traverse l’histoire et qui a même précipité des guerres. À l’ère moderne, les politiques américaines visant à traiter les dépendances minérales remontent à 1922, lorsque le Congrès, au lendemain de la Première Guerre mondiale, a dressé une liste de 42 « matériaux stratégiques et critiques » pour les technologies et les machines importantes pour l’armée à cette époque.

Vint ensuite la loi sur les matériaux stratégiques de 1939, renouvelée et modifiée à plusieurs reprises depuis, intégrant des idées visant à encourager l’exploitation minière nationale et à créer des stocks de minéraux stratégiquement critiques pour les équipements militaires.

Au cours du siècle dernier, deux évolutions importantes ont eu lieu. Premièrement, les États-Unis n’ont pas développé l’exploitation minière nationale et, dans la plupart des cas, la production nationale de presque tous les minéraux a diminué. Deuxièmement, la demande de minéraux a augmenté de façon spectaculaire. Ces deux tendances croisées ont entraîné des transformations importantes dans les dépendances de la chaîne d’approvisionnement. Aujourd’hui, les importations représentent 100 % de quelque 17 minéraux critiques et, pour 29 autres, les importations nettes représentent plus de la moitié de la demande.

Le coût matériel des « technologies propres »

Les matériaux extraits de la terre pour fabriquer des éoliennes, des panneaux solaires et des batteries (destinées à stocker l’électricité du réseau ou à alimenter des véhicules électriques) se trouvent à l’abri des regards, dans des carrières, des sites miniers et des installations de traitement des minerais reculés du monde entier. Ces emplacements sont importants en termes de géopolitique et de risques liés à la chaîne d’approvisionnement, ainsi qu’en termes d’environnement. Avant d’envisager la chaîne d’approvisionnement, il est important de comprendre l’ampleur des demandes de matériaux. Pour l’énergie verte, tout commence par le fait que ces sources sont gourmandes en terres et très diffuses.

Par exemple, pour remplacer la production d’énergie d’une seule turbine au gaz naturel de 100 MW, elle-même de la taille d’une maison résidentielle (produisant suffisamment d’électricité pour 75 000 foyers), il faut au moins 20 éoliennes, chacune de la taille du Washington Monument, occupant quelque 10 miles carrés de terrain.

La construction de ces éoliennes consomme d’énormes quantités de matériaux conventionnels, notamment du béton, de l’acier et de la fibre de verre, ainsi que des matériaux moins courants, notamment des éléments de « terres rares » tels que le dysprosium. Une étude de la Banque mondiale a noté ce que tout ingénieur des mines sait : « [L]es technologies supposées peupler la transition vers l’énergie propre … sont en fait beaucoup plus gourmandes en matériaux dans leur composition que les systèmes traditionnels actuels d’approvisionnement en énergie basés sur les combustibles fossiles ».

Toutes les formes d’énergie verte nécessitent des quantités de matériaux à peu près comparables pour construire des machines qui captent les flux de la nature : soleil, vent et eau. Les parcs éoliens sont proches des barrages hydroélectriques en termes de consommation de matériaux, tandis que les parcs solaires les dépassent. Dans les trois cas, la plus grande part du tonnage se trouve dans les matériaux conventionnels comme le béton, l’acier et le verre. Par rapport à une centrale électrique au gaz naturel, ces trois projets nécessitent au moins 10 fois plus de tonnes totales extraites, déplacées et transformées en machines pour fournir la même quantité d’énergie (figure 1).

Par exemple, la construction d’un seul parc éolien de 100 MW – sans parler de milliers d’entre eux – nécessite quelque 30 000 tonnes de minerai de fer et 50 000 tonnes de béton, ainsi que 900 tonnes de plastiques non recyclables pour les énormes pales[6]. Avec le matériel solaire, le tonnage en ciment, acier et verre est 150 % plus élevé que pour l’éolien, pour la même production d’énergie.

Si l’on veut utiliser des sources d’énergie épisodiques (éolienne et solaire) pour fournir de l’électricité 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, il faut des quantités de matériaux encore plus importantes. Il faut construire des machines supplémentaires, environ deux à trois fois plus nombreuses, afin de produire et de stocker l’énergie lorsque le soleil et le vent sont disponibles, pour l’utiliser aux moments où ils ne le sont pas. Il faut ensuite ajouter les matériaux supplémentaires nécessaires à la construction du stockage de l’électricité. À titre d’exemple, un système de stockage à l’échelle du service public suffisant pour le parc éolien de 100 MW susmentionné nécessiterait l’utilisation d’au moins 10 000 tonnes de batteries de type Tesla.

La manutention et le traitement de ces grandes quantités de matériaux entraînent des coûts énergétiques propres ainsi que des conséquences environnementales connexes, qui sont examinées ci-dessous. Mais tout d’abord, le problème crucial de la chaîne d’approvisionnement n’est pas tant l’augmentation de l’utilisation de matériaux courants (bien qu’à forte intensité énergétique) tels que le béton et le verre. Les principaux défis pour la chaîne d’approvisionnement et l’environnement résident dans la nécessité d’augmenter radicalement les quantités d’une grande variété de minéraux.

Le monde extrait actuellement environ 7 000 tonnes par an de néodyme, par exemple, l’un des nombreux éléments clés utilisés dans la fabrication des systèmes électriques des éoliennes. Les scénarios actuels d’énergie propre imaginés par la Banque mondiale (et bien d’autres) nécessiteront une augmentation de 1 000 à 4 000 % de l’approvisionnement en néodyme au cours des prochaines décennies. Bien que les hypothèses sous-jacentes utilisées dans les diverses analyses des besoins en minéraux pour l’énergie verte diffèrent, toutes arrivent au même éventail de conclusions. Par exemple, l’extraction de l’indium, utilisé dans la fabrication des semi-conducteurs solaires générateurs d’électricité, devra augmenter jusqu’à 8 000 %. L’exploitation du cobalt pour les batteries devra augmenter de 300 à 800 %. La production de lithium, utilisé pour les voitures électriques (sans parler du réseau), devra augmenter de plus de 2 000 %. L’année dernière, l’Institute for Sustainable Futures de l’Université de technologie de Sydney, en Australie, a analysé 14 métaux essentiels à la construction de machines de technologie propre et a conclu que l’approvisionnement en éléments tels que le nickel, le dysprosium et le tellure devra augmenter de 200 à 600 %.

Les implications de ces augmentations remarquables de la demande de minéraux énergétiques n’ont pas été entièrement ignorées, du moins en Europe. Une étude commanditée par le gouvernement néerlandais a conclu que les ambitions écologiques des Pays-Bas consommeraient à elles seules une part importante des minéraux mondiaux. « La croissance exponentielle de la capacité de production d’énergie renouvelable [mondiale], note l’étude, n’est pas possible avec les technologies et la production annuelle de métaux actuelles ».

Dans les coulisses : Teneurs en minerai et « dépôts meubles »

L’ampleur de ces demandes matérielles sous-estime le tonnage total de la terre qui doit être déplacée et traitée. En effet, les prévisions de la demande future de minéraux se concentrent sur le calcul de la quantité d’éléments purs et raffinés nécessaires, mais pas sur la quantité totale de terre qui doit être extraite, déplacée et traitée.

Pour chaque tonne d’un élément purifié, un tonnage bien plus important de minerai doit être physiquement déplacé et traité. C’est une réalité pour tous les éléments, exprimée par les géologues sous la forme d’une teneur en minerai : le pourcentage de la roche qui contient l’élément recherché. Bien que la teneur du minerai soit très variable, les minerais de cuivre ne contiennent généralement qu’un demi-pourcent, en poids, de l’élément lui-même : il faut donc extraire, déplacer, concasser et traiter environ 200 tonnes de minerai pour obtenir une tonne de cuivre. Pour les terres rares, il faut extraire entre 20 et 160 tonnes de minerai par tonne d’élément. Pour le cobalt, il faut extraire environ 1 500 tonnes de minerai pour obtenir une tonne de cet élément.

Dans le calcul des coûts économiques et environnementaux, il faut également tenir compte de ce qu’on appelle les « depots meubles », c’est-à-dire les tonnes de roches et de terre qu’il faut d’abord enlever pour accéder au minerai, souvent profondément enfoui. Bien que les ratios de « depots meubles » varient également beaucoup, il est courant de voir trois à sept tonnes de terre déplacées pour accéder à une tonne de minerai.

Pour avoir un aperçu de ce que tout cela indique concernant l’empreinte matérielle totale de la voie de l’énergie verte, il suffit de considérer la chaîne d’approvisionnement d’une batterie de voiture électrique. Une seule batterie offrant une autonomie utile pèse environ 1 000 livres. Pour obtenir les minéraux raffinés nécessaires à la fabrication d’une seule batterie de VE, il faut extraire, déplacer et traiter plus de 500 000 livres de matériaux quelque part sur la planète (voir encadré ci-dessous), soit 20 fois plus que les 25 000 livres de pétrole utilisées par un moteur à combustion interne pendant la durée de vie d’une voiture.

La question essentielle pour l’avenir de l’énergie verte n’est pas de savoir s’il y a suffisamment d’éléments dans la croûte terrestre pour répondre à la demande ; il y en a. La plupart des éléments sont assez abondants. La plupart des éléments sont assez abondants, et presque tous sont bien plus courants que l’or. L’obtention de quantités suffisantes d’éléments naturels, à un prix que les marchés peuvent tolérer, est fondamentalement déterminée par la technologie et l’accès aux terres où ils sont enfouis. Ce dernier point relève principalement des autorisations gouvernementales.

Toutefois, comme le souligne la Banque mondiale, les implications matérielles d’un avenir de « technologies propres » créent « une nouvelle série de défis pour le développement durable des minéraux et des ressources ». Certains minéraux sont difficiles à obtenir pour des raisons techniques inhérentes à la géophysique. C’est dans la physique sous-jacente de l’extraction et la physico-chimie du raffinement que nous trouvons les réalités de l’énergie verte non durable aux échelles que beaucoup proposent.

500 000 livres : Total des matériaux extraits et traités par batterie de voiture électrique

Une batterie de véhicule électrique au lithium pèse environ 1 000 livres.(a) Bien qu’il existe des dizaines de variantes, une telle batterie contient généralement environ 25 livres de lithium, 30 livres de cobalt, 60 livres de nickel, 110 livres de graphite, 90 livres de cuivre,(b) environ 400 livres d’acier, d’aluminium et de divers composants en plastique.(c)

En regardant en amont les teneurs des minerais, on peut estimer la quantité typique de roche qu’il faut extraire de la terre et traiter pour obtenir les minéraux purs nécessaires à la fabrication d’une seule batterie :

  • Les saumures de lithium contiennent généralement moins de 0,1 % de lithium, ce qui signifie qu’il faut environ 25 000 livres de saumures pour obtenir 25 livres de lithium pur.(d)
  • La teneur moyenne du minerai de cobalt est d’environ 0,1 %, ce qui représente près de 30 000 livres de minerai.(e)
  • La teneur moyenne du minerai de nickel est d’environ 1 %, soit près de 6 000 livres de minerai.(f)
  • Le minerai de graphite a une teneur moyenne de 10 %, soit environ 1 000 livres par batterie.(g)
  • Cuivre à environ 0,6 % dans le minerai, donc environ 25 000 livres de minerai par batterie.(h)

Au total, l’acquisition de ces cinq éléments pour produire une batterie de VE de 1 000 livres nécessite l’extraction d’environ 90 000 livres de minerai. Pour comptabiliser correctement toute la terre déplacée – ce qui est pertinent pour l’empreinte environnementale globale et la consommation d’énergie des machines d’extraction – il faut estimer les morts-terrains, c’est-à-dire les matériaux d’abord excavés pour atteindre le minerai. Selon le type de minerai et l’emplacement, les morts-terrains représentent entre 3 et 20 tonnes de terre enlevée pour accéder à chaque tonne de minerai.(i)

Cela signifie que pour accéder à environ 90 000 livres de minerai, il faut creuser et déplacer entre 200 000 et plus de 1 500 000 livres de terre, soit une moyenne approximative de plus de 500 000 livres par batterie. Le chiffre exact variera en fonction de la composition chimique des batteries et de la qualité du minerai selon les régions. Il convient de noter que cette empreinte matérielle totale ne comprend pas les grandes quantités de matériaux et de produits chimiques utilisés pour traiter et raffiner tous les différents minerais. Nous n’avons pas non plus compté les autres matériaux utilisés par rapport à une voiture classique, comme le remplacement de l’acier par de l’aluminium pour compenser la pénalité de poids de la batterie, ou la chaîne d’approvisionnement des éléments de terres rares utilisés dans les moteurs électriques (par exemple, le néodyme, le dysprosium).(j) Également exclus de ce décompte : les systèmes électriques connexes, mais sans batterie, d’un VE utilisent environ 300 % de cuivre en plus par rapport à une voiture classique.(k)

Sources :

(a) Helena Berg and Mats Zackrisson, “Perspectives on Environmental and Cost Assessment of Lithium Metal Negative Electrodes in Electric Vehicle Traction Batteries,” Journal of Power Sources 415 (March 2019): 83–90.
(b) Marcelo Azevedo et al., “Lithium and Cobalt: A Tale of Two Commodities,” McKinsey & Company, June 22, 2018; Matt Badiali, “Tesla Can’t Make Electric Cars Without Copper,” Banyan Hill, Nov. 3, 2017; Amit Katwala, “The Spiraling Environmental Cost of Our Lithium Battery Addiction,” Wired, Aug. 5, 2018.
(c) Paul Gait, “Raw Material Bottlenecks and Commodity Winners,” in Electric Revolution: Investing in the Car of the Future, Bernstein Global Research, March 2017; Fred Lambert, “Breakdown of Raw Materials in Tesla’s Batteries and Possible Bottlenecks,” electrek.co, Nov. 1, 2016; Matt Bohlsen, “A Look at the Impact of Electric Vehicles on the Nickel Sector,” Seeking Alpha, Mar. 7, 2017.
(d) Hanna Vikström et al., “Lithium Availability and Future Production Outlooks,” Applied Energy 110 (2013): 252–66.
(e) John F. Slack et al., “Cobalt,” in Critical Mineral Resources of the United States—Economic and Environmental Geology and Prospects for Future Supply, USGS Professional Paper 1802, Dec. 19, 2017.
(f) Vladmir I. Berger et al., “Ni-Co Laterite Deposits of the World—Database and Grade and Tonnage Models,” USGS Open-File Report 2011-1058 (2011).
(g) Gilpin R. Robinson Jr. et al., “Graphite,” in Critical Mineral Resources of the United States.
(h) Guiomar Calvo et al., “Decreasing Ore Grades in Global Metallic Mining: A Theoretical Issue or a Global Reality?” Resources 5, no. 4 (December 2016): 1–14; Vladimir Basov, “The World’s Top 10 Highest-Grade Copper Mines,” mining.com, Feb. 19, 2017; EPA, “TENORM: Copper Mining and Production Wastes”: “Several hundred metric tons of ore must be handled for each metric ton of copper metal produced.”
(i) DOE, Industrial Technologies Program, Mining Industry Bandwidth Study, prepared by BCS, Inc., June 2007; Glencore McArthur River Mine, “Overburden.” The seven tons of overburden per ton of ore mined is highly variable.
(j) Jeff Desjardins, “Extraordinary Raw Materials in a Tesla Model S,” visualcapitalist.com, Mar. 7, 2016; Laura Talens Peiró and Gara Villalba Méndez, “Material and Energy Requirement for Rare Earth Production,” JOM 65, no. 10 (October 2013): 1327–40.
(k) Copper Development Association, “Copper Drives Electric Vehicles,” 2018.

Durabilité : les coûts cachés des matériaux

Les préoccupations concernant les effets de l’exploitation minière sur l’environnement et la santé ont été exprimées pour la première fois par le médecin grec de l’Antiquité, Hippocrate, dans son livre De aëre, aquis et locis (Sur l’air, les eaux et les lieux). Depuis que la civilisation ne pourrait exister sans l’extraction de minéraux de la terre, la société a longtemps dû faire face aux défis associés à l’extraction responsable des ressources.

Aujourd’hui, le facteur le plus spectaculaire qui détermine l’ampleur de l’exploitation minière mondiale future n’est pas la création de produits nécessitant de nouvelles utilisations des minéraux (par exemple, le silicium pour les ordinateurs, l’aluminium pour les avions), mais la volonté d’utiliser des machines vertes pour remplacer les hydrocarbures afin de répondre aux demandes d’énergie existantes. Les machines vertes impliquent l’extraction de plus de matériaux par unité d’énergie fournie à la société. Puisque les technologies propres visent à fournir de l’énergie d’une manière plus « durable », il faut tenir compte non seulement des réalités physiques de l’exploitation minière, mais aussi des coûts énergétiques cachés des matériaux sous-jacents eux-mêmes, c’est-à-dire les coûts énergétiques « incorporés ».

L’énergie intrinsèque provient du carburant utilisé pour creuser et déplacer la terre, broyer et séparer chimiquement les minéraux des minerais, raffiner les éléments pour les rendre purs et fabriquer le produit final. Les coûts de l’énergie intrinsèque peuvent atteindre des niveaux surprenants. Par exemple, alors qu’une automobile pèse environ 10 000 fois plus qu’un smartphone, la fabrication d’une voiture ne nécessite que 400 fois plus d’énergie. Et le monde produit près de 600 000 tonnes d’électronique grand public par an. Pour illustrer cette réalité, l’énergie intrinsèque nécessaire à la production d’environ 200 livres d’acier est la même que celle utilisée pour produire une livre de silicium de qualité semi-conducteur. Le monde utilise également quelque 25 000 tonnes de silicium pur de qualité semi-conducteur (à forte intensité énergétique), un matériau inexistant à l’ère pré-informatique.

L’utilisation de l’énergie intrinsèque commence par le carburant utilisé par les machines minières géantes, comme le Caterpillar 797F, qui peut transporter 400 tonnes de minerai. Il faut également tenir compte des coûts de l’électricité sur le site de la mine (dans les régions éloignées, souvent alimentée par du diesel) pour faire fonctionner les machines qui concassent les roches, ainsi que des coûts énergétiques liés à la production et à l’utilisation de produits chimiques pour le raffinage. Pour les minéraux dont la teneur en minerai est très faible, le carburant peut représenter un facteur important dans le coût du produit final.

Les éléments de terre rare, utilisés dans toutes sortes de machines technologiques, y compris les machines vertes, ont des propriétés rares mais sont beaucoup plus abondants que l’or. Cependant, la physico-chimie des terres rares rend leur raffinage difficile et coûteux en énergie. Il faut environ deux fois plus d’énergie pour accéder à une livre de terre rare et la raffiner qu’une livre de plomb, par exemple.

Pour l’industrie minière, il n’y a rien de nouveau ou de surprenant dans les quantités d’énergie et de produits chimiques utilisés dans les processus à plusieurs étapes nécessaires pour purifier les minéraux enfermés dans les roches. S’il existe toujours des moyens (y compris, de nos jours, avec les outils numériques) d’améliorer l’efficacité économique – et d’améliorer les résultats en matière de sécurité et d’environnement – les recherches montrent que, en ce qui concerne l’efficacité énergétique, la majorité des processus miniers sous-jacents eux-mêmes fonctionnent déjà près des limites techniques ou physiques.

Cela signifie que, dans un avenir utilement prévisible, l’augmentation de la production de machines vertes augmentera inévitablement l’énergie intrinsèque. Par exemple, des analyses montrent que la fabrication d’une seule batterie, capable de contenir l’énergie équivalente à un baril de pétrole, implique des processus qui utilisent l’équivalent énergétique de 100 barils de pétrole. Environ la moitié de cette énergie est sous forme d’électricité et de gaz naturel, et l’autre moitié de pétrole. Si les piles sont fabriquées en Asie (comme c’est le cas de 60 % des piles dans le monde aujourd’hui), plus de 60 % de l’électricité nécessaire à leur fabrication est produite à partir de charbon.

L’énergie intrinsèque fait également partie intégrante de la construction de machines éoliennes et solaires, notamment parce que de grandes quantités de béton, d’acier et de verre sont nécessaires. Ces matériaux de base ont une énergie intrinsèque relativement faible par livre, mais le nombre de livres concernées est énorme. Le gaz naturel représente plus de 70 % de l’énergie utilisée pour fabriquer le verre, par exemple. Le verre représente environ 20 % du tonnage nécessaire à la construction de panneaux solaires. Pour les éoliennes, le pétrole et le gaz naturel sont utilisés pour fabriquer les pales en fibre de verre, et le charbon est utilisé pour fabriquer l’acier et le béton. Une mise en perspective : si les éoliennes devaient fournir la moitié de l’électricité mondiale, il faudrait consommer près de 2 milliards de tonnes de charbon pour produire le béton et l’acier, ainsi que 1,5 milliard de barils de pétrole pour fabriquer les pales en composite.

Un autre facteur énergétique absent des analyses de l’énergie intrinsèque des machines à technologie propre est la manière dont les matériaux sont livrés. Plus de 75 % du pétrole et 100 % du gaz naturel sont transportés vers les marchés par des pipelines (la plupart des tonnes-milles restantes sont transportées par des navires). Cependant, presque tous les matériaux utilisés pour construire les machines vertes sont des solides, et une très grande partie sera transportée par camion. L’utilisation de camions au lieu de pipelines entraîne une augmentation de 1 000 % par tonne-mille du transport incorporé de matériaux énergétiques.

Enfin, dans toute comptabilité complète des réalités environnementales, il y a le défi de l’élimination inhérent aux très grandes quantités de batteries, d’éoliennes et de cellules solaires après leur usure, un sujet abordé ci-dessous. Pour l’instant, il convient de noter que de nombreuses éoliennes atteignent déjà leur fin de vie de 20 ans ; les réalités du démantèlement et de l’élimination ne font que commencer. Les pales massives en fibre de verre renforcée (plastique) sont très coûteuses à découper et à manipuler, sont composées de matériaux non recyclables et finiront dans une décharge. Quant aux fermes solaires, l’Agence internationale pour les énergies renouvelables prévoit que d’ici 2050, avec les plans actuels, les déchets solaires constitueront le double du tonnage de tous les déchets plastiques mondiaux.

Pour de nombreux partisans de l’énergie verte, la solution à tous ces problèmes de matériaux se trouve dans un appel bien senti à une plus grande attention pour « réduire, réutiliser et recycler. » De nombreuses personnes se réfugient également dans la croyance que notre avenir a de la place pour davantage de matériaux énergétiques parce que la technologie « dématérialise » le reste de la société. En réalité, ni la dématérialisation ni le recyclage n’offrent une solution aux coûts élevés d’un avenir énergétique vert.

La métaphore de la « dématérialisation »

À notre époque numérique, il existe une affirmation populaire selon laquelle l’économie de plus en plus dominée par les services, combinée à l’amazonification et à l’ubérisation de tout, signifie que  » la nécessité d’une fabrication à forte intensité de ressources n’est pas inévitable.  » Ou, comme le dit le scientifique du MIT Andrew McAfee : « Pendant à peu près toute l’histoire de l’humanité, notre prospérité a été étroitement liée à notre capacité à prélever des ressources sur la terre. . . . Mais plus maintenant ».

Il est vrai que l’extraction des ressources – nourriture, carburant et minéraux – ne représente qu’une part mineure du PIB global de l’Amérique ; cela est vrai depuis plus d’un siècle. Cependant, le besoin fondamental de l’un de ces intrants n’a pas diminué en quantité absolue, pas plus que l’importance de la fiabilité et de la sécurité de l’approvisionnement, et du prix, de ces intrants.

Pour prouver que la société ne se dématérialise pas de manière fondamentale, il suffit de comparer deux produits emblématiques de ce siècle et du siècle dernier : le smartphone et l’automobile. Ces deux produits caractérisent un changement culturel et un changement apparent dans les dépendances matérielles. Comme l’a dit un analyste, les adolescents sont passés de la voiture au centre commercial pour acheter des cassettes de musique au streaming de musique numérique. Mais le monde numérique n’a pas éliminé l’utilisation des automobiles ni les quantités surprenantes de minéraux et de matériaux utilisés dans la production en amont de tout ce qui est numérique. Les prévisions pour les deux prochaines décennies font état d’une augmentation de 300 % de la demande mondiale de matériaux courants tels que le plastique, le papier, le fer, l’aluminium, la silice (sable) et le calcium (dans le calcaire) pour le béton.

Les économies riches sont devenues plus efficaces, et le taux de croissance économique a dépassé une augmentation plus lente de l’utilisation globale des matériaux. Mais une plus grande efficacité économique dans l’utilisation des matériaux ralentit le taux de croissance – il ne s’agit pas d’un découplage fondamental entre les matériaux et la croissance. Le monde consomme chaque année plus de 100 milliards de tonnes de matériaux pour la construction, l’alimentation, le carburant et les pièces métalliques (figure 2), ce qui représente en moyenne plus de 2 millions de livres pour chaque personne vivant sur la planète. Jusqu’à présent, plus de 85 % de cette quantité est destinée à des fins non énergétiques.

Il n’en reste pas moins vrai qu’à terme, même si c’est dans un siècle, la demande de matériaux d’usage courant ralentira à mesure que les pays les plus pauvres atteindront un niveau de saturation de l’utilisation par habitant de la nourriture, des maisons, des routes et des bâtiments. [Nous sommes encore loin de cette saturation : les pays riches comptent environ 800 voitures pour 1 000 habitants, alors que dans les pays où vivent des milliards de pauvres, le ratio est plus proche de 800 personnes par voiture. Dans la mesure où une part croissante de ces voitures est électrique, la demande d’une grande variété de minéraux augmentera encore plus rapidement.

De plus, la découverte continuelle de nouvelles propriétés des éléments entraîne une demande entièrement nouvelle en matière d’exploitation minière. Il y a un siècle, les voitures étaient fabriquées à partir d’une poignée de matériaux : bois, caoutchouc, verre, fer, cuivre, vanadium et zinc. Aujourd’hui, les voitures sont construites à partir de plus de trois douzaines de minéraux non combustibles, dont un mélange de 16 éléments de terres rares. Un exemple : en 1982, un scientifique de General Motors a utilisé les propriétés rares du néodyme pour inventer l’aimant le plus puissant du monde. De tels aimants, 10 fois plus puissants que tout ce qui existait auparavant, font maintenant partie intégrante de toutes sortes de produits, y compris des produits verts comme les éoliennes et les voitures électriques.

Le secteur des services était devenu la principale source d’emploi à la fin du 20e siècle. La plupart des analyses et des inquiétudes se sont concentrées sur les implications de cette transformation pour la main-d’œuvre. Pourtant, tous les services reposent également sur l’utilisation de produits manufacturés.

Il n’y a pas de FedEx sans camions et avions ; il n’y a pas de soins de santé sans hôpitaux, appareils d’imagerie magnétique et produits pharmaceutiques ; il n’y a pas d’Amazon sans centres de données et entrepôts. La commodité des achats en un clic et des livraisons en un ou deux jours au cours des six dernières années a entraîné un doublement de la construction d’entrepôts aux États-Unis et une augmentation de 50 % du trafic de marchandises. La construction du cloud commence par le tableau périodique, du silicium et de l’arsenic au lithium et à l’ytterbium. Pour alimenter le nuage, il faut utiliser du sable et de l’acier pour obtenir le gaz naturel enfermé dans le schiste, ainsi que de l’argent et du sélénium pour obtenir l’énergie solaire.

Prenons l’exemple d’un lien important entre le matériel et le service, visible dans les tendances énergétiques. Depuis le début de l’ère numérique, vers 1980, l’intensité matérielle moyenne de l’Amérique – mesurée en livres totales utilisées par habitant, et non en livres totales – est restée pratiquement inchangée. Mais la réalité de la façon dont l’énergie est utilisée par les machines, et pour fabriquer ces machines, est visible dans la tendance de la consommation d’énergie par travailleur industriel, qui a augmenté en même temps que la part croissante de l’emploi total non industriel. [En fait, au cours de la période d’infusion numérique qui a débuté en 1980, la part de l’emploi dans les services est restée stable alors que l’intensité énergétique de l’employé moyen du secteur industriel a augmenté (figure 3). En bref, la migration vers une économie plus dominée par les services ne réduit pas la dépendance à l’égard de l’énergie, et par conséquent des matériaux, ni la nécessité d’un accès fiable à ces deux éléments.

Réduire, réutiliser, recycler : Pas de sortie des dépendances minérales

Le mantra « réduire, réutiliser et recycler », ancré dans la culture moderne, est devenu une caractéristique de pratiquement toutes les analyses et propositions politiques visant à trouver un moyen de réduire les besoins en matériaux de l’énergie verte. La réutilisation n’est généralement pas pertinente, puisque la grande majorité de tous les produits de la société ne peuvent pas être réutilisés, et cela inclut les machines à énergie verte. Les défis techniques et environnementaux, et donc les coûts de la réutilisation, sont le plus souvent plus importants que ceux associés à l’utilisation de matériaux vierges.

Réduire

Les politiques et mandats modernes de « réduction et de recyclage » ont été motivés en grande partie par l’objectif de réduire la quantité de déchets mis en décharge. Qu’adviendra-t-il donc du nombre croissant de machines éoliennes, solaires et à piles qui sont produites ? Réponse : la quasi-totalité d’entre eux finira par se retrouver dans les décharges.

Comme nous l’avons indiqué précédemment, l’Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA) prévoit que d’ici 2050, si les plans actuels se poursuivent, les déchets solaires constitueront le double du tonnage de toutes les formes de déchets plastiques mondiaux. Des échelles similaires sont attendues des batteries en fin de vie utilisées dans les voitures électriques et sur les réseaux électriques. On estime déjà que les déchets annuels de batteries en Chine atteindront à eux seuls 500 000 tonnes en 2020. Elle dépassera les 2 millions de tonnes par an en 2030. Actuellement, moins de 5 % de ces batteries sont recyclées.

Lorsque les 20 éoliennes qui constituent un seul petit parc éolien de 100 MW s’épuiseront, leur mise hors service et leur mise à la poubelle entraîneront quatre fois plus de déchets plastiques non recyclables que toutes les pailles en plastique (recyclables) du monde réunies Il y a 1 000 fois plus d’éoliennes que cela dans le monde aujourd’hui. Si les prévisions actuelles de l’Agence internationale de l’énergie (AIE) se réalisent, il y aura plus de 3 millions de tonnes par an de pales de turbines en plastique non recyclables d’ici 2050 (figure 4).

Reconnaissant l’intensité matérielle des technologies d’énergie propre, certains écologistes suggèrent que ce dont nous avons besoin pour un « véritable avenir durable est un avenir qui n’implique pas que la plupart des gens conduisent des véhicules ». Les propositions visant à encourager ou à imposer des changements de mode de vie ne sont pas nouvelles. Elles n’ont pas plus de chances d’être efficaces à l’avenir qu’elles ne l’ont été dans le passé.

L’ingénierie innovante peut conduire à de modestes réductions de l’utilisation de certains éléments critiques dans les moteurs électriques et les aimants. Mais cela ne ralentit que légèrement le taux de croissance de la demande. Cela n’élimine pas le fait que la construction de machines écologiques est rendue possible par l’utilisation des propriétés de nombreux éléments spécifiques. Par exemple, le samarium permet de fabriquer des aimants plus petits et plus puissants, qui sont également beaucoup plus stables à haute température. Le lithium est, tautologiquement, l’élément essentiel d’une batterie lithium-ion ; et le cuivre reste la meilleure option pour les conducteurs électriques.

Recycler

Pour les défenseurs de l’énergie verte, la vision idéalisée du recyclage englobe le déploiement d’une « économie circulaire » comme priorité numéro un pour gérer les implications matérielles des technologies propres. Mais l’idée d’une économie circulaire de l’énergie verte basée sur l’objectif de 100% de recyclage est une chimère.

De nombreux matériaux, notamment les métaux de grande valeur, peuvent être recyclés de manière significative. Mais nous pouvons envisager les implications et les leçons pour les déchets verts en examinant les 50 millions de tonnes de ce que l’on appelle les déchets électroniques générés dans le monde par des appareils numériques usés ou dépassés, qui sont également fabriqués à partir de nombreux minéraux critiques et rares. Le tonnage des déchets électroniques dans le monde équivaut au « poids de tous les avions commerciaux jamais construits » et devrait doubler au cours des prochaines décennies.

Les millions de tonnes de déchets électroniques contiennent des centaines de tonnes d’or et des milliers de tonnes d’argent (généralement la cible principale des recycleurs, pour des raisons évidentes) ainsi que plus d’une douzaine d’autres éléments. Afin d’augmenter le recyclage des déchets électroniques par rapport au niveau actuel de 20 %, le Forum économique mondial (entre autres) propose diverses mesures visant à accroître la « sensibilisation » des consommateurs, à ajouter de nouvelles réglementations et subventions et à pousser à la reconception des appareils originaux. Le Forum estime que ces efforts permettraient de réduire les coûts pour le consommateur de 14 % au cours des deux prochaines décennies.

Mais à mesure que le recyclage mondial prend de l’ampleur, de nombreux gouvernements et certaines organisations environnementales commencent à s’intéresser aux graves problèmes de santé et de sécurité qui ont été ignorés. Jusqu’à présent, la majorité du recyclage des déchets électroniques – comme c’est le cas pour de nombreux autres déchets – a lieu dans des pays plus pauvres disposés à entreprendre les processus à forte intensité de main-d’œuvre, largement non réglementés et parfois dangereux qu’ils impliquent. Le Ghana, par exemple, est le pays où l’Europe exporte la plus grande quantité de ses déchets électroniques. Entre-temps, l’industrie mondiale du recyclage s’adapte encore à une nouvelle réalité : il y a deux ans, la Chine a brusquement interdit l’importation de déchets, affirmant que la plupart d’entre eux étaient « sales » et « dangereux ».

L’interdiction de la Chine oblige les gouvernements locaux et les municipalités des États-Unis à réduire, voire à interrompre, les programmes de recyclage. Comme l’a fait remarquer un expert du secteur dans l’Oregon :  » Le recyclage est comme une religion ici. . . . Pour les gens de l’Oregon, recycler a été significatif, [et] ils ont l’impression de faire quelque chose de bien pour la planète – et voilà qu’on leur coupe l’herbe sous le pied  » L’interdiction chinoise a mis en lumière les défis inhérents au recyclage, en particulier la notion d' » économie circulaire « .

Le défi du recyclage des traces de minéraux est essentiellement le même que celui de l’exploitation minière elle-même : tout dépend des concentrations. La concentration de minéraux utiles dans les déchets électroniques et les déchets verts est très faible et souvent bien inférieure à la teneur en minerai de ces minéraux dans les roches. En outre, la nature physique du matériel mis au rebut est très variée (là encore, contrairement aux roches), ce qui complique la recherche de mécanismes simples pour séparer les minéraux. Les processus de recyclage sont souvent à forte intensité de main-d’œuvre (d’où la recherche d’une main-d’œuvre bon marché, parfois d’enfants, à l’étranger) et dangereux car les techniques de combustion des emballages indésirables peuvent dégager des fumées toxiques.

Si l' »exploitation minière urbaine » – expression souvent utilisée pour désigner la capture de minéraux cachés dans des produits usagés – était plus facile, moins chère et plus sûre que l’exploitation de nouveaux matériaux, elle serait beaucoup plus répandue et ne nécessiterait pas de subventions ni de mandats pour être mise en œuvre. Bien que la technologie, en particulier l’automatisation et la robotique, finisse par apporter des moyens de recyclage plus propres et économiquement viables, les défis sont de taille et les progrès sont lents. C’est la raison pour laquelle les niveaux mondiaux globaux de recyclage net et de capture de la plupart des métaux (pour tous les usages, pas seulement les déchets électroniques et les déchets verts) sont inférieurs à 20 %, et bien inférieurs à ceux de toutes les terres rares.

Même si Apple s’est fait le champion des programmes de recyclage de ses produits – y compris l’invention d’un robot pour démonter les iPhones (il ne peut s’occuper que des iPhones) et l’ouverture d’un nouveau laboratoire de récupération des matériaux à Austin, au Texas – la société, comme beaucoup d’autres entreprises technologiques, promeut vigoureusement l’énergie verte. Mais il y a autant de cobalt dans une seule batterie de VE, par exemple, que dans 1 000 iPhones, autant de plastique dans une seule éolienne que dans 5 millions d’iPhones, et autant de verre dans un panneau solaire qui pourrait alimenter un seul centre de données que dans 50 millions d’iPhones.

Une vision récente du ministère de l’énergie concernant l’éolien offshore (sans parler des parcs éoliens terrestres) aux États-Unis entraînerait l’enfouissement de près de 10 000 tonnes de néodyme dans plus de 4 millions de tonnes de machines qui finiront dans des décharges. Cela peut sembler beaucoup de matière à récupérer, mais cela se traduit par une concentration de néodyme dans les déchets qui représente un dixième de la teneur en minerai naturel de ce minéral sur un site minier. De telles réalités peuvent conduire à un résultat surprenant : l’énergie requise pour récupérer un minéral recyclé peut être supérieure à celle dépensée pour l’obtenir à partir du minerai naturel.

Cela ne signifie pas que le recyclage ne continuera pas à jouer un rôle, même plus important. Mais ses limites sont claires. Les défis à relever pour répondre aux besoins en minéraux mondiaux à l’avenir ne seront pas relevés par des vœux pieux sur les « économies circulaires. »

Sources de minéraux : Conflits et dépendances

Les rôles critiques, voire vitaux, de certains minéraux spécifiques préoccupent depuis longtemps certains analystes, et font également l’objet de drames fictifs. L’une des intrigues de la série Jack Ryan d’Amazon tourne autour d’une mine secrète de tantale vénézuélienne ; dans un épisode de la série House of Cards de Netflix, une crise naît d’un embargo sur le samarium chinois. Ces drames sont, bien sûr, animés par des dépendances et des conflits réels concernant les ressources, des abus de main-d’œuvre locale et des dommages gratuits à l’environnement local.

Aujourd’hui, on peut tracer une ligne droite entre un IRM médical et des camions géants dans les mines du Brésil (pour le niobium des aimants supraconducteurs), ou entre une voiture électrique et les énormes mines de Bayan Obo en Mongolie intérieure (pour les terres rares), et entre un smartphone et les mines de la République démocratique du Congo (pour le cobalt des batteries). Chacune de ces régions représente la plus grande source d’approvisionnement en niobium, en terres rares et en cobalt, respectivement. Le Chili, pays politiquement instable, possède les plus grandes ressources de lithium au monde, bien que l’Australie, pays stable, soit le plus grand fournisseur mondial. Ailleurs dans la chaîne d’approvisionnement des batteries, les raffineurs de cobalt chinois ont discrètement pris le contrôle de plus de 90 % du raffinage du cobalt de l’industrie des batteries, sans lequel le minerai de cobalt brut est inutile.

L’Institute for Sustainable Futures de l’Université de technologie de Sydney, en Australie, prévient qu’une ruée mondiale vers les minéraux verts pour répondre à des plans ambitieux pourrait conduire les mineurs dans « certaines zones sauvages éloignées [qui] ont conservé une grande biodiversité parce qu’elles n’ont pas encore été perturbées », sans parler des cas largement rapportés d’abus et de travail des enfants dans les mines du Congo, d’où provient 70 % du cobalt brut mondial.

Fin 2019, Apple, Google, Tesla, Dell et Microsoft se sont retrouvés accusés, dans un procès intenté devant un tribunal fédéral américain, d’exploiter le travail des enfants au Congo. Des liens similaires peuvent être établis avec les abus en matière de travail associés aux mines de cuivre, de nickel ou de niobium dans le monde. Si ces abus réels ou présumés n’ont rien de nouveau, ce qui l’est, c’est la croissance rapide et l’énorme demande potentielle de minéraux de la tech et d’énergie verte. La loi Dodd-Frank de 2010 prévoit des obligations de rapport sur le commerce des « minéraux de conflit ». Un récent rapport du Government Accountability Office (GAO) note que plus d’un millier d’entreprises ont déposé des informations sur les minéraux de conflit auprès de la Securities and Exchange Commission, conformément à la loi Dodd-Frank.

Les constructeurs automobiles construisant des voitures électriques ont rejoint les fabricants de smartphones dans leurs engagements en faveur d’un « approvisionnement éthique » en minerais. Les batteries des voitures utilisent beaucoup plus de cobalt « conflictuel ». Les entreprises peuvent prendre des engagements, mais malheureusement, les faits suggèrent qu’il y a peu de corrélation entre ces engagements et la fréquence des abus (prétendus) dans les mines étrangères. Outre les questions morales relatives à l’exportation des défis environnementaux et sociaux de l’extraction minière, les défis stratégiques des chaînes d’approvisionnement sont également une préoccupation majeure en matière de sécurité.

Dépendances stratégiques : Les vieilles inquiétudes en matière de sécurité réanimées

Les inquiétudes de la chaîne d’approvisionnement concernant les minéraux critiques pendant la Première Guerre mondiale ont incité le Congrès à créer, en 1922, le Army and Navy Munitions Board, chargé de planifier l’approvisionnement, en dressant une liste de 42 matériaux stratégiques et critiques. Cette initiative a été suivie par la loi sur les matériaux stratégiques de 1939. Lors de la Seconde Guerre mondiale, une quinzaine de matériaux critiques avaient été stockés, dont six ont été libérés et utilisés pendant cette guerre. La loi de 1939 a été révisée deux fois, en 1965 et 1979, et modifiée en 1993 pour préciser que l’objectif de cette loi était uniquement la défense nationale.

Aussi récemment qu’en 1990, les États-Unis étaient le premier producteur mondial de minéraux. Comme le note l’United States Geological Survey (USGS), les dépendances stratégiques à l’égard de certains minéraux critiques sont plus importantes. En 1954, les États-Unis dépendaient à 100% des importations pour huit minéraux. Aujourd’hui, les États-Unis dépendent à 100% des importations pour 17 minéraux et dépendent des importations pour plus de 50% de 29 minéraux largement utilisés. La Chine est une source importante pour la moitié de ces 29 minéraux.

Le ministère de la défense et le ministère de l’énergie (DOE) ont publié des rapports sur les dépendances aux minéraux critiques à plusieurs reprises au cours des décennies. En 2010, le DOE a publié la Critical Materials Strategy ; en 2013, le DOE a formé le Critical Materials Institute, la même année, la National Science Foundation a lancé une initiative sur les matériaux critiques. En 2018, l’USGS a identifié une liste de 35 minéraux comme étant essentiels à la sécurité de la nation.

Mais des décennies de lamentations sur la dépendance croissante à l’égard des minéraux n’ont pas entraîné de changements significatifs dans les politiques nationales. La vérité est que la dépendance à l’égard des importations de petites quantités de minéraux utilisés dans des technologies militaires vitales peut être raisonnablement résolue par la constitution de stocks nationaux, une solution aussi ancienne que l’exploitation minière elle-même. Cependant, l’énorme poussée nationale et mondiale actuelle en faveur de l’énergie propre ne peut être résolue par de petits stocks. Les options – autres que l’abandon de l’énergie verte – sont d’accepter simplement une plus grande dépendance stratégique, ou d’augmenter l’exploitation minière nationale.

L’accélération radicale des dépendances stratégiques de l’énergie verte

Au cours de la dernière demi-décennie, les États-Unis ont atteint une indépendance énergétique stratégique. Cela intervient après des décennies d’inquiétudes politiques, économiques et géopolitiques concernant la dépendance à l’égard des importations de gaz naturel et de pétrole, en particulier. Le pays produit désormais plus de gaz qu’il n’en consomme et est donc un exportateur net ; il produit également 90 % de ses besoins nets en pétrole et est donc essentiellement indépendant sur le plan stratégique. Comme pour les produits agricoles, pour lesquels les États-Unis sont également un exportateur net, l’obtention d’une indépendance nette n’exclut pas la nécessité ou la valeur des importations dans le cadre de la structure complexe globale des échanges de marchandises. Mais l' »isolation » stratégique, ainsi que le « soft power » géopolitique, proviennent d’une position de « dominance » dans les produits de base essentiels à la survie nationale. Bien qu’il reste à voir l’ampleur des dommages infligés à la production énergétique nationale dans la récession post-coronavirus, il est maintenant clair que la nation dispose de capacités importantes dans la production et l’exportation d’hydrocarbures stratégiques. Étant donné que 56 % de toute l’énergie américaine provient du pétrole et du gaz, cette réalisation a de profondes implications stratégiques.

D’un autre côté, à ce jour, seulement 4 % des besoins énergétiques nationaux sont couverts par les éoliennes et les panneaux solaires, et les batteries propulsent moins de 0,5 % des kilomètres parcourus sur le territoire national. Environ 90 % des panneaux solaires sont importés. Même si les panneaux étaient assemblés ici, les États-Unis ne fabriquent que 10 % de l’offre mondiale du silicium, matériau sous-jacent essentiel. La Chine en produit la moitié. Pour les éoliennes, les États-Unis importent environ 80 % des composants électriques (à l’exclusion de la fibre de verre et de l’acier). Et si Tesla (qui représente près de 80 % de toutes les ventes nationales de VE) fabrique des produits sur le territoire national, la quasi-totalité des minéraux essentiels proviennent de l’étranger.

Ainsi, toute expansion significative de la part minuscule des machines vertes dans l’énergie domestique augmentera radicalement les importations soit de ces machines, soit des minéraux d’énergie verte, soit des deux. Les quantités d’importations seront sans précédent.

Les implications stratégiques des matériaux énergétiques verts n’ont pas échappé à l’attention de l’Europe. Une analyse du Centre d’études stratégiques de La Haye a résumé la « dimension sécuritaire » de la ruée mondiale vers les énergies renouvelables. L’analyse met en évidence trois macro-tendances évidentes :

  • Les pays producteurs de minerais vont gagner en puissance.
  • Les régions disposant de « grandes réserves minérales inexploitées » gagneront en importance stratégique.
  • La « gravité des relations internationales se déplacera vers les pays qui possèdent des technologies d’énergie renouvelable et un savoir-faire technique sur les minéraux pour l’énergie renouvelable. »

La Haye note avec humour que « les pays dépendants des importations peuvent utiliser des capacités militaires pour s’assurer des ressources minérales ».

Par conséquent, il semble que l’Europe pourrait adopter des politiques visant à encourager l’exploitation minière nationale, une idée qui aurait semblé aussi improbable il y a quelques années que la possibilité pour l’UE d’encourager le forage de pétrole et de gaz naturel. Pourtant, c’est précisément ce qui est proposé dans le cadre d’une « réorganisation » de la politique industrielle de l’UE. Citant des facteurs stratégiques et économiques, certains responsables politiques de l’UE proposent de développer l’exploitation minière et le raffinage au niveau local pour répondre aux besoins en minéraux de l’énergie verte. Des projets miniers potentiels ont été identifiés dans 10 pays de l’UE, notamment des terres rares en Norvège, du cobalt en Finlande et du lithium en Espagne et au Portugal. Il n’est pas peu ironique qu’au moment où la Banque européenne d’investissement met en place des politiques pour cesser de prêter aux industries des combustibles fossiles, elle mette en œuvre des politiques pour prêter aux projets miniers.

Il reste à voir comment les nouvelles ambitions minières de l’Europe seront accueillies par les écologistes et les différents partis verts du continent, étant donné l’hostilité des uns et des autres envers les industries extractives en général. Juste avant la pandémie mondiale de coronavirus, des protestations ont commencé à éclater à propos des projets de nouvelles mines européennes, en réponse à quoi les industries ont lancé une campagne de relations publiques pour tenter de gérer « le statut défavorable de l’extraction minérale ».

Quoi qu’il en soit, les écologistes des deux côtés de l’Atlantique continuent d’insister sur l’expansion des énergies vertes. Il reste également à voir comment tout cela se déroulera dans le monde post-coronavirus. Mais que les politiques d’énergie verte soient accélérées ou ralenties, les importantes dépendances minérales qui existent déjà ne changeront pas, à moins que les États-Unis n’apprennent à aimer, ou du moins à faire la paix avec, davantage d’exploitation minière.

Politiques pour la sécurité de la chaîne d’approvisionnement des matériaux énergétiques : En savoir plus

Plusieurs décennies d’études, d’audiences du Congrès et d’analyses politiques ont toutes mis en évidence les deux mêmes faits : premièrement, les territoires des États-Unis contiennent de vastes réserves minérales valant des billions de dollars, y compris tous les minéraux pertinents pour les machines à énergie verte, sans parler de ceux qui sont essentiels pour les ordinateurs et l’armée ; deuxièmement, la part de l’Amérique dans l’approvisionnement national et mondial en minéraux continue de diminuer.

De même, des décennies de propositions remontant au Strategic Materials Act de 1939 ont toutes offert une liste d’actions qui sont, à chaque fois, essentiellement identiques. Et toutes ont abouti à une conclusion centrale et évidente : le principal moyen de réduire la dépendance à l’égard des importations est d’augmenter l’exploitation minière nationale :  » le manque de coopération et de participation précoce et cohérente de toutes les agences fédérales, étatiques et locales impliquées dans le processus NEPA entraîne des coûts excessifs, des retards et des inefficacités « .

Les États-Unis ont l’un des processus d’autorisation les plus longs au monde ; les investisseurs doivent naviguer dans un labyrinthe de douzaines de règles fédérales, étatiques et locales ; il faut parfois entre une et trois décennies pour qu’une nouvelle mine entre en production. En comparaison, le processus d’octroi de permis prend généralement deux ans au Canada et en Australie (le processus d’octroi de permis dans ces pays est récemment devenu plus ardu) Les États-Unis, tout comme l’Europe, ont réglementé de manière à devenir beaucoup plus dépendants des importations. Moins de 10 % des dépenses mondiales d’exploration minière sont effectuées sur le sol américain.

Dans le même temps, les décideurs politiques et les présidents des États-Unis ont, au fil des ans, radicalement réduit l’accès aux terres fédérales pour l’exploration minière, sans parler du développement. Dans les États de l’Ouest, où le gouvernement fédéral contrôle près de 90 % de la superficie totale des terres, près de la moitié de ce territoire est interdite à l’exploitation minière. De plus, en 1996, le Congrès a fermé l’épicentre de l’expertise minière américaine, le Bureau of Mines, en licenciant la plupart des employés et en répartissant ceux qui restaient dans diverses autres agences.

L’année dernière, l’administration Trump a proposé d’augmenter l’exploitation minière nationale. Un rapport du ministère du Commerce de 2019 énumère plus de 60 recommandations ; essentiellement, elles font toutes écho, et sont presque identiques, à celles formulées dans des rapports similaires précédents des administrations démocrates et républicaines. Nous avons des décennies d’appels à l’action presque identiques. Tout cela se distille en une directive essentielle : restructurer l’environnement réglementaire afin que les investisseurs puissent ouvrir et exploiter des mines nationales. Il y a une chose de différente aujourd’hui : la révolution numérique offre désormais des possibilités significatives, voire radicalement nouvelles, d’extraction et de production de minéraux plus rentables et plus respectueuses de l’environnement.

Des avancées significatives sont encore possibles dans les sciences des matériaux et la chimie de base – y compris les techniques permettant de réduire l’utilisation de produits chimiques dangereux nécessaires au raffinage des minéraux et au recyclage – mais, comme pour le secteur industriel en général, c’est dans les domaines logiciels que l’on trouvera certains des plus grands gains de productivité et de sécurité. [Les logiciels et la technologie numérique se sont finalement suffisamment améliorés pour commencer à offrir le genre de gains dans les industries « dures », telles que l’exploitation minière et la fabrication, comme ils l’ont fait dans les industries « douces », telles que l’information et le divertissement Les mines, par exemple, commencent seulement à utiliser des foreuses et des camions automatisés.

Certains entrepreneurs intrépides continuent de faire progresser le développement minier aux États-Unis, de l’énorme potentiel de cuivre, d’or et de molybdène en Alaska à un gisement de terres rares à Round Top, au Texas et (également au Texas) à la première installation non chinoise de raffinage de minerais de terres rares. Cette dernière, une coentreprise entre des entreprises australiennes, japonaises et américaines, devait démarrer en 2021.

Mais, signe des temps – et illustration de l’incapacité des défenseurs de l’environnement à faire le lien avec la réalité – lorsqu’elle a été présentée l’année dernière, la proposition de l’administration d’étendre l’exploitation minière nationale a été accueillie par des critiques partisanes comme étant  » honteuse  » et nuisible à l’environnement. Mais en demandant des choses comme le stockage (spécifiquement pour la défense nationale), un plus grand accès aux terres fédérales, un soutien financier et des autorisations accélérées, l’administration actuelle suit les mêmes propositions faites en série par les administrations précédentes, dans les deux partis politiques, depuis plusieurs décennies.

En effet, l’appel à l’action de l’administration ressemble beaucoup à la législation adoptée il y a 40 ans, sur une base bipartisane, et signée par le président Carter. Cette loi, le National Materials and Minerals Policy, Research and Development Act of 1980, appelait spécifiquement à la poursuite conjointe de la production minérale et de la protection de l’environnement.

Afin de fournir la motivation et l’expertise nécessaires à la réanimation de l’exploitation minière nationale – une action qui apporterait des avantages à toutes les industries dépendant des minéraux – le Congrès devrait mettre à jour la loi minière de 1980. Et la nouvelle législation devrait spécifiquement inclure des plans pour :

  • Ressusciter le Bureau des mines afin de fournir un épicentre d’expertise, aujourd’hui absent, nécessaire pour fournir une connaissance complète et indépendante du domaine des technologies minières.
  • Lier directement toutes les subventions et tous les mandats pour l’énergie verte aux politiques qui soutiennent l’expansion de l’exploitation minière nationale et du raffinage des minéraux.

Même sans subventions, mandats et politiques favorisant les énergies vertes, l’avenir des États-Unis et du reste du monde verra beaucoup plus de parcs éoliens et solaires et beaucoup plus de voitures électriques. Cela se produira précisément parce que ces technologies sont suffisamment mûres pour jouer un rôle important. Et compte tenu de l’ampleur de la demande mondiale refoulée d’énergie et de machines et services consommateurs d’énergie – en particulier lorsque le monde sortira de la récession -, c’est une vérité, pas un slogan, que le monde aura besoin de « tout ce qui précède » en matière d’approvisionnement énergétique.

Ces réalités, combinées à la réalité immuable que les machines vertes nécessitent des quantités extraordinaires de minéraux énergétiques, peuvent peut-être former une intersection commune d’intérêts qui soutiennent une expansion de l’exploitation minière nationale. Après tout, cela présenterait un avantage stratégique et économique pour les États-Unis, indépendamment des débats sur la question de savoir si l’énergie verte est un remplacement des hydrocarbures, ce qu’elle n’est pas, ou un nouveau secteur énergétique important et précieux, ce qu’elle est très certainement.