Les régions confrontées à une baisse de la demande de charbon pourraient réutiliser leur savoir-faire en matière d'exploitation minière.
La demande de terres rares n'a cessé de croître au cours des dernières décennies, car elles sont des composants de nombreux appareils électriques, mais aussi des éléments centraux de la transition énergétique : La plupart des éoliennes et des moteurs de véhicules électriques nécessitent des aimants permanents très performants constitués d'un alliage de néodyme, de fer et de bore. Mais les champs d'application ne se limitent pas aux énergies propres et à l'électromobilité : des smartphones aux smartwatches en passant par les lasers et les technologies d'éclairage, les éléments des terres rares (ETR) font partie intégrante de la vie quotidienne.
La Chine représente environ deux tiers de la production minière mondiale de terres rares, d'après l'Agence européenne pour l'environnement (AIE). Service géologique des États-Unis (U.S. Geological Survey), tandis que les États-Unis en produisent environ 15 %. Toutefois, la domination de la République populaire devient de plus en plus évidente dans les étapes de production en aval, où la Chine représente 85 % du traitement des terres rares et 92 % de la fabrication d'aimants en terres rares. Cette mainmise sur l'industrie oblige les autres pays, dont les États-Unis, à dépendre des importations.
Éléments de terres rares aux États-Unis.
La Chine n'a pas toujours été l'acteur dominant de l'industrie des terres rares : À la fin du XXe siècle, les États-Unis fournissaient la majeure partie de la demande mondiale en terres rares grâce à la mine de Mountain Pass, dans le sud de la Californie. L'intensification de la concurrence mondiale et les problèmes environnementaux ont contraint la mine à cesser ses activités au début du siècle. Le nouvel exploitant est MP Materials, un producteur d'éléments de terres rares basé à Las Vegas, a redémarré ses activités en 2017. Actuellement, Mountain Pass est la seule mine de terres rares en activité aux États-Unis, ce qui représente 15 % de la production mondiale de ces minéraux essentiels. Toutefois, le traitement en aval se fait toujours en Chine.
Cette situation pourrait changer au cours des prochaines décennies. Les États qui exploitent depuis longtemps le charbon et qui sont confrontés à la baisse de la demande de ce combustible fossile dans le cadre de la transformation énergétique pourraient se positionner en tant que producteurs d'ETR. Les anciennes régions charbonnières telles que le Wyoming, l'Utah, le Montana et les États des Appalaches comme la Virginie-Occidentale et le Kentucky sont confrontés au déclin de la production de charbon. Dans la région des Appalaches, l'industrie a perdu plus de 37 000 emplois entre 2011 et 2021, selon la Commission régionale des Appalaches (PDF). En outre, les anciennes mines laissent également des traces dans l'environnement. un héritage troublant: Les drainages acides polluent les eaux environnantes en raison de leur faible pH. En outre, l'érosion, les puits, les parois verticales et les déblais sont difficiles à construire. Le Bureau américain de la gestion des terres (U.S. Bureau of Land Management) tient à jour une base de données sur l'érosion et l'érosion. inventaire des mines abandonnées connues sur les terres gérées par le BLM. Actuellement, l'inventaire contient 57 586 sites, dont environ 20 % ont été assainis ou ne nécessitent pas d'action supplémentaire. Les 80 % restants nécessitent une enquête plus approfondie ou une remise en état, voire les deux.
La production de charbon et ses résidus
Le Wyoming, le plus grand producteur de charbon du pays, qui représente environ 40 % de la production totale de charbon des États-Unis, vient d'annoncer la découverte de ce qui pourrait être le plus grand gisement de charbon des États-Unis. les plus grands gisements de terres rares en Amérique du Nord. Toutefois, l'exploration et l'ouverture de nouvelles mines ne résolvent pas la question du devenir des milliers de sites miniers abandonnés. Un cycle minier comprend généralement l'exploration, la découverte, le développement, la construction, la production et, enfin, la fermeture.
Les entreprises commencent à peine à réaliser que les mines abandonnées et actives contiennent encore d'autres ressources précieuses. Des leaders de l'industrie, comme Rio Tinto, financent donc des projets visant à extraire des ressources minières essentielles. minéraux provenant des eaux usées minières et autres résidus. Outre les raisons économiques évidentes, le filtrage des résidus miniers constitue également une approche plus respectueuse de l'environnement pour les restes de production. Une étude, publiée dans la revue Environmental Engineering Science, confirme ce double résultat. Les chercheurs évaluent un processus expérimental qui a permis de nettoyer les eaux d'exhaure des mines de charbon tout en filtrant les éléments de terres rares dans des échantillons provenant de diverses rivières de l'Ohio, de la Pennsylvanie et de la Virginie-Occidentale. La reconversion des mines de charbon actives et abandonnées en mines de terres rares est donc également financée par la Commission européenne. Département de l'énergie des États-Unis par le biais de la loi bipartisane sur l'infrastructure.
Exploiter les ressources inutilisées
La recherche dans ce domaine commence à prendre de l'ampleur. De nombreuses universités ont lancé des projets pour tenter de s'aventurer dans ce domaine encore peu exploré. Une équipe du Université de l'État de Pennsylvanie met l'accent sur les possibilités économiques et les avantages environnementaux de l'exploration d'anciens terrains miniers dans cet État qui fut autrefois un grand producteur de charbon et de cobalt. De même, les chercheurs de l'université de Virginie-Occidentale, dont l'histoire minière remonte à loin, ont récemment reçu des fonds de l'Union européenne (UE) pour l'exploration minière. $8 millions d'euros de financement du ministère américain de l'énergie pour étudier la faisabilité d'une version à grande échelle d'un projet d'extraction des terres rares à partir de l'eau d'exhaure acide des mines (AMD). L'équipe dirigée par Paul Ziemkiewicz, directeur de l'Institut de recherche sur l'eau de l'université, construira des sites d'essai pour la récupération des minéraux en Virginie-Occidentale et dans le Montana. Ziemkiewicz, un précurseur dans le domaine, a fourni à preview.rohstoff.net/ l'historique du projet. “En 2015, notre équipe de recherche à l'université de Virginie-Occidentale, grâce à des subventions de recherche du ministère américain de l'énergie, a lancé l'idée de récupérer les éléments des terres rares lors du traitement des eaux d'exhaure des mines. Huit ans plus tard, nous disposons d'une usine entièrement opérationnelle qui traite jusqu'à 5 500 m³ par jour de drainage minier acide (DMA) provenant d'une mine de charbon voisine. L'usine a la capacité de produire plus d'une tonne de terres rares et de matériaux critiques (REE/CM) par an. Nous prévoyons de reproduire cette conception brevetée sur des sites d'extraction de charbon et de métaux qui génèrent de la même manière un drainage minier acide, afin de produire une chaîne d'approvisionnement qui achemine un concentré de terres rares et de matériaux critiques vers une raffinerie centrale”.”
Drainage minier acide dans les Appalaches (Photo : iStock/kstevecope)
Après la révolution du schiste, la révolution des terres rares ?
L'industrie américaine a connu une situation similaire. La révolution dite du schiste et la mise en œuvre de la fracturation hydraulique ont rendu le gaz naturel et le pétrole économiquement viables et ont été corrélées à une hausse de l'emploi. On sait depuis le XXe siècle que les gisements de schiste contiennent du gaz naturel et du pétrole, mais la méthode d'extraction des ressources par fracturation hydraulique est devenue possible à grande échelle au début des années 2000 et 2010. L'industrie pétrolière et gazière de l'ensemble des États-Unis a créé 169 000 emplois entre 2010 et 2012, selon la Conseil des relations extérieures. Aujourd'hui, une révolution des terres rares pourrait donner aux régions charbonnières en difficulté un nouvel afflux d'emplois et d'opportunités. Cependant, le domaine a besoin de plus de recherches et d'approches supplémentaires en plus des projets existants, comme l'extraction des terres rares à partir du drainage minier acide de l'équipe de M. Ziemkiewicz. M. Ziemkiewicz estime qu“”il est peu probable que la récupération des terres rares à partir du drainage minier acide ait le même impact économique que le gaz de schiste, mais elle permettra de diversifier la gamme de produits issus des mines, de créer des emplois tout en compensant le coût du traitement du drainage minier acide et en protégeant les cours d'eau récepteurs". Combinés à d'autres projets dans ce domaine, les impacts de l'établissement de sources secondaires d'ETR ne sont pas négligeables pour l'économie américaine et l'environnement. Filtrer les résidus miniers tout en extrayant des minéraux critiques précieux pourrait combiner les avantages écologiques et économiques.
Photo : iStock/EvgenyMiroshnichenko
