Les terres rares

Les éléments de terres rares correspondent à un groupe de dix-sept éléments chimiques qui se placent ensemble dans le tableau périodique. Ce groupe d’éléments est constitué de l’yttrium, du scandium et des 15 éléments lanthanides : lanthane, cérium, praséodyme, néodyme, prométhium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium et lutécium.

L’élément scandium se trouve dans la plupart des gisements de terres rares et est parfois considéré comme un autre élément de terres rares, de sorte que l’Association internationale de chimie pure et appliquée inclut le scandium dans ce groupe.

Les éléments de terres rares sont caractérisés par leur appartenance au groupe des métaux (ce sont des métaux) et pour cette raison, ils sont également connus sous le nom de métaux de terres rares. Ces métaux ont de nombreuses propriétés similaires, ce qui les amènent souvent à se retrouver ensemble dans des gisements minéraux géologiques. Ce groupe est également connu sous le nom d’oxydes de terres rares, car beaucoup d’entre eux sont commercialisés sous forme de composés oxydés.

1. Importance et utilisations

Le besoin d’utiliser et de rechercher des terres rares dans le monde augmente parce qu’elles sont d’une importance vitale dans la fabrication des composants technologiques, c’est-à-dire que plus la technologie progresse, plus les éléments ou métaux des terres rares seront nécessaires.

Les métaux et alliages des terres rares sont utilisés dans de nombreux appareils technologiques utilisés au quotidien, tels que les mémoires informatiques, les ordinateurs portables, les DVD, les piles rechargeables et les batteries, les téléphones cellulaires, les convertisseurs catalytiques, les aimants, l’éclairage fluorescent, etc.

Plusieurs types de batteries rechargeables sont fabriquée avec des composés de terres rares. La demande de batteries est stimulée par la demande accrue d’appareils électroniques portables, aussi les véhicules électriques.

En outre, les terres rares sont utilisées comme catalyseurs, phosphores et composés de polissage dans les appareils utilisés pour réduire la pollution de l’air, dans les écrans des appareils électroniques (téléphones cellulaires, ordinateurs portables, téléviseurs) et pour polir le verre à l’échelle millimétrique pour fabriquer des lentilles grossissantes.

Les aimants fabriqués à l'aide de terres rares sont utilisés dans les éoliennes. Certaines turbines nécessitent au moins deux tonnes d’aimants de terres rares pour être fabriquées. Ces aimants sont très puissants et apportent un rendement important à l'éolienne.

Les terres rares ont également un application géologique et sont utilisées dans ce cadre comme traceurs pour déterminer quelles parties d’un bassin s’érodent.

Les terres rares ont un rôle important dans la défense militaire. Certains instruments tels que les lunettes de vision nocturne, les armes de précision, les radios ou les équipements de communication, le GPS, les batteries et certains appareils électroniques contiennent des terres rares. En outre, les métaux des terres rares sont des ingrédients clés pour la fabrication d’alliages très résistants utilisés dans les véhicules blindés et les projectiles à impact.

2. Ces éléments sont-ils vraiment rares ?

En réalité, les terres rares ne sont pas des éléments rares dans la nature. Par exemple, le thulium et le lutécium qui sont les métaux des terres rares les moins abondants représentent même une présence 200 fois supérieure à l’or dans la croûte terrestre

En fait, le nom de terres rares indique plutôt qu’elles apparaissent rarement en quantité suffisante dans des gisements et qu'elles sont difficiles à extraites pour être économiquement rentables.

Mentionnons que les éléments de terres rares les plus abondants sont le cérium, l’yttrium, le lanthane et le néodyme. Ceux-ci sont caractérisés parce qu’ils ont une abondance dans la croûte similaire au chrome, au nickel, au zinc, au molybdène, à l’étain, au tungstène et au plomb. Cependant, bien qu’ils soient les plus abondants des métaux des terres rares, ils apparaissent rarement dans des concentrations économiquement exploitables.

3. Avenir et perspectives des terres rares

Il est incontestable que la technologie progresse à une vitesse impressionnante, et que la demande de terres rares augmente aussi.

Par exemple, la demande mondiale de voitures électriques, d’appareils électroniques (cellulaires), d’éclairage écoénergétique et de convertisseurs catalytiques devrait augmenter très rapidement au cours de la prochaine décennie. En outre, la demande d’aimants de terres rares devrait augmenter, tout comme la demande de batteries rechargeables.

Les nouveaux développements dans la technologie médicale appliquent et ont une demande croissante de lasers chirurgicaux, de imagerie par résonance magnétique et d'autres matériels, qui viendront accroitre la demande de terres rares.

Enfin, les éléments de terres rares sont importants dans plusieurs autres industries, de sorte que la demande devrait rester élevée.

4. Un peu d'histoire

Les éléments de terres rares étaient à l’origine produits en petites quantités à partir de petits gisements dans la pegmatite granitique, l’environnement géologique dans lequel ils ont été découverts pour la première fois. Au cours de la seconde moitié du XIXe siècle et de la première moitié du XXe siècle, ils provenaient principalement des gisements de plaisance, en particulier ceux du sud-est des États-Unis.

À l’exception des éléments lanthanides plus abondants (cérium, lanthane et néodyme), les éléments individuels des terres rares n’étaient pas disponibles dans le commerce avant les années 1940. Entre 1965 et 1985, la plupart des éléments de terres rares du monde provenaient de Mountain Pass, en Californie.

Cependant, les sables minéraux lourds dans de nombreuses régions du monde étaient également des sources de sous-produits minéraux d’éléments de terres rares, et l’Australie était un important producteur de ces sources jusqu’au début des années 1990. La Russie était également un producteur majeur.

Au cours des années 1980, la Chine est devenue un important producteur de matières premières d’éléments des terres rares, tandis que les parts de marché de l’Australie et de l’Amérique ont considérablement diminué.

Depuis 1998, plus de 80% des matières premières mondiales des terres rares proviennent de Chine, et la majeure partie de cette production provient du gisement de Bayan Obo en Mongolie intérieure.