Les métaux de la transition bas-carbone et numérique

Au-delà des dynamiques classiques du développement économique, les métaux ont enregistré depuis quelques années un net regain d’intérêt. Présents dans l’ensemble des technologies bas-carbone et du numérique, ils revêtent un caractère hautement stratégique. En effet, en parallèle des interrogations sur le niveau futur des consommations, s’ouvre une période de questions relatives à une possible nouvelle forme de dépendance géopolitique aux marchés et à ses acteurs, ainsi qu’aux conséquences environnementales de l’extraction et de la production de métaux [1].

Besoins en métaux et équilibre des marchés

Technologies bas-carbone : un nouveau vecteur de croissance des métaux
La transition vers un système énergétique bas-carbone exige une utilisation croissante de métaux pour les infrastructures de production, de stockage et de distribution d’énergie (voir le premier encadré). Les énergies renouvelables ont besoin de nombreux métaux ¹ : aluminium, cuivre et silicium pour les technologies solaires cristallines ; cadmium, tellure et indium pour les panneaux solaires dits à couches minces ;
cobalt, manganèse, nickel et cuivre pour les éoliennes ; néodyme et dysprosium pour les aimants permanents présents dans les éoliennes off-shore. Les réseaux de transport et de distribution d’électricité ont besoin de métaux conducteurs comme le cuivre et l’aluminium. De même l’électrification du secteur du transport de personnes et de marchandises nécessite l’extraction de différents minerais pour fabriquer les batteries dites lithium-ion (cobalt, lithium, manganèse et nickel) ou LFP (lithium, fer, phosphate) et pour les aimants permanents intégrant des terres rares ², éléments indispensables de l’économie moderne [2].

En comparaison avec le système énergétique actuel basé sur des énergies fossiles, les technologies bas-carbone sont beaucoup plus gourmandes en métaux. Pour chaque mégawatt (MW) installé, une centrale à gaz n’a par exemple besoin que d’environ une tonne de métaux (cuivre notamment), contre environ sept tonnes pour le solaire (argent, cuivre, silicone ³), dix tonnes (cuivre, nickel, manganèse, chrome, zinc) pour les éoliennes onshore (sur Terre) et 15,5 tonnes (cuivre, nickel, manganèse, chrome) pour les éoliennes offshore (en mer) [3]. Ces rapports sont encore plus importants si l’on ne considère pas la puissance installée mais l’énergie produite, du fait du relativement faible « facteur de charge » de ces modes de production, très dépendants de l’ensoleillement et du régime des vents. La transition bas-carbone est de facto plus gourmande en métaux que le système actuel. Dans leur majorité, les métaux constituent des éléments essentiels et se sont mêmes révélés de formidables leviers de développement pour l’ensemble des technologies bas-carbone.

Transition numérique : des métaux pour les technologies avancées
La transition vers une économie bas-carbone se double d’une transformation centrée sur le numérique (5G, intelligence artificielle, etc.) qui, elle aussi, requiert de nombreux métaux dont les propriétés sont idéales pour ces technologies : résistance à la corrosion, résistance à la chaleur, conductivité, propriétés optiques, etc. [4]. Les métaux sont utilisés soit pour les réseaux de communication, soit directement dans les biens de consommation. Dans la première catégorie, on retrouve des métaux en grande quantité comme l’aluminium et le cuivre ; dans la seconde, des métaux présents en très faible quantité pour des propriétés très précises (légèreté, résistance à la corrosion, conductivité, propriétés optiques, etc.) – ce sont souvent des métaux rares et d’une grande valeur économique. On trouve par exemple de l’indium dans les écrans plats, du néodyme dans les disques durs, du tantale dans les condensateurs électroniques et du gallium dans la fabrication des semi-conducteurs [5]. De même, des terres rares sont utilisées pour les écrans et la miniaturisation des appareils.

Besoins en matériaux par catégories de technologies bas-carbone

+ : besoins faibles ; ++ : besoins modérés ; +++ : besoins importants

Source
Agence internationale de l’énergie, 2021

Évaluation des ressources et des limites : perspectives de demande
Depuis le milieu de la décennie 2010, plusieurs rapports internationaux ont clairement identifié l’importance majeure des métaux dans la transition. En 2024, l’Agence internationale de l’énergie (AIE) estimait qu’un scénario de neutralité carbone engendrerait une multiplication des besoins mondiaux en cuivre par 1.5, de ceux du cobalt et du nickel par environ 2 et de ceux du lithium par environ 9 [6]. Excepté pour le segment des terres rares dont une large partie est utilisée par le secteur du numérique, le premier usage des métaux à l’horizon 2040 devrait concerner les technologies bas-carbone. Pour d’autres métaux comme l’indium, le gallium et le germanium, c’est le secteur du numérique qui représente déjà entre 80 % à 90 % de la demande mondiale [4].

Dans ce contexte, la question se pose d’une possible criticité des métaux, une notion qui interroge les dimensions géologique (le niveau des réserves et des ressources sera-t-il suffisant ?), économique (formes d’organisation des marchés et niveau des prix), géopolitique (concentration de la production minière ou raffinée dans les mains de quelques acteurs) et environnementale (mesure des impacts environnementaux et sociaux) [7].

Sur la dimension géologique, il est nécessaire de considérer les nombreuses incertitudes sous-jacentes à son appréciation. En effet, une manière simple d’évaluer la criticité géologique est de comprendre les notions de ressources (potentiel géologique) et de réserves (part des ressources pouvant être extraites dans les conditions technologiques et économiques actuelles). Une étude des ratios entre réserves et production, qui évalue la quantité de réserves restantes avec le rythme actuel de production, met par exemple en évidence des réserves encore abondantes au vu des défis des prochaines décennies (voir le deuxième encadré). En effet, pour la majorité d’entre elles il existerait dans le sous-sol près de quatre décennies de réserves pour les minerais et métaux d’importance.

Les ratios réserves/production des différents métaux restent toutefois soumis à de nombreuses incertitudes concernant le niveau réel de production, le niveau des prix, les budgets d’exploration et la stratégie des compagnies minières d’afficher ou non leurs réserves. Il est en outre extrêmement difficile de projeter les productions futures de métaux, étant données les incertitudes sur le rythme futur de la consommation, mais également sur le niveau réel des investissements à venir du secteur minier (avoir une réserve ne signifie pas obligatoirement vouloir la développer).

Ratio entre réserves et production pour différentes matières premières

Le ratio est exprimé en années. Ainsi, par exemple, au rythme de la production enregistrée en 2023, il restait environ 45 années de réserves de cuivre, 155 années de lithium et 314 années de terres rares.

Sources
Calculs de l’auteur sur les données de l’Energy Institute Statistical Review of World Energy, (2024) et de l’USGS (2024).

Un projet mené par IFP Énergies nouvelles en partenariat avec l’Institut de relations internationales et stratégiques (Iris) entre 2018 et 2020 a évalué la demande future en la comparant au niveau des ressources [8, 9]. Si les risques identifiés d’un point de vue géologique sur les ressources peuvent paraître importants, notamment pour le cuivre, le cobalt ou le nickel, ils reflètent surtout une faiblesse des investissements actuels pour répondre à la demande future. D’une problématique de réservoirs (le stock), le monde pourrait ainsi passer à une problématique de robinet (le flux), reflet de l’incapacité du secteur minier à répondre à la demande en métaux. Les enjeux de rentabilité économique à long terme (les métaux ont connu par le passé de longs cycles baissiers), les impacts environnementaux (pollutions, stress hydrique) engendrant de fortes problématiques d’acceptabilité sociales ainsi que les rivalités géopolitiques entre acteurs pourraient conduire à de fortes tensions sur l’offre de métaux et freiner la dynamique de transition.

Sur la seule question du temps minier, le développement d’une mine entre l’exploration et la première production varie actuellement de 5 ans pour le lithium à près de 17 ans pour le cuivre. Producteurs et acheteurs doivent également prendre en compte les impacts environnementaux et sociaux de l’extraction, exacerbés par la hausse de la demande. L’exploitation des ressources dégrade les écosystèmes, génère des pollutions diverses, parfois non maîtrisées, et entraîne des tensions avec les populations locales. Les conditions de travail dans les mines suscitent également des scandales, notamment en matière de sécurité et de travail des enfants, comme en République démocratique du Congo, pour la partie artisanale des activités [10]. L’extraction peut mettre en péril les équilibres écologiques, sociaux et éthiques d’un territoire, créant des conflits entre la dépendance aux minerais et les objectifs de durabilité [11].

Conséquences géopolitiques

La dépendance aux importations de métaux : nouveaux enjeux de puissance

Fort d’une répartition géographique inégale de la production minière ou du raffinage, les échanges dessinent une nouvelle géopolitique des matières premières fondée sur la dépendance de certains pays à d’autres.

Les marchés de métaux (production et réserves) sont plus concentrés que les marchés pétroliers et gaziers. En 2024, la République démocratique du Congo représentait 76 % de la production mondiale de cobalt et 54 % des réserves tandis que l’Indonésie concentrait 59,5 % de la production de nickel et 42 % des réserves [12]. La Nouvelle-Calédonie, qui représentait plus de 6 % de la production mondiale de nickel en 2023, a vu sa part fondre de moitié en 2024. Pour le lithium, l’Australie et le Chili ont respectivement 37,5 % et 20,5 % de la production, et 22 % et 33 % des réserves. Une situation de concentration similaire est observée sur les principaux métaux du numérique, avec la Chine, premier producteur mondial de dysprosium (70 %), de gallium (98 %) et de germanium (68 %), la République démocratique du Congo (tantale) ou l’Afrique du Sud (platine et ruthénium) [4].

Pékin domine encore plus les capacités de raffinage des métaux. La Chine s’est ainsi imposée comme un géant industriel mondial, notamment grâce à son expertise dans la métallurgie. Bien plus qu’un acteur de l’extraction, l’empire du Milieu domine le secteur du raffinage des métaux. Dans le domaine stratégique des batteries, par exemple, la Chine raffine 67 % du cobalt, 62 % du lithium, 60 % du manganèse et 32 % du nickel à l’échelle mondiale [11].

L’hyper-concentration de la production et des réserves de métaux pose un risque majeur pour les marchés et pour les principales économies mondiales. Elle amplifie les conséquences des guerres commerciales entre pays ou des interruptions de production, et permet à certains pays de tirer parti de leur position dominante pour contrôler les prix et limiter l’accès aux ressources, perturbant ainsi le libre-échange. L’étude la plus récente (2023) de l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE) sur le commerce des matériaux critiques montre qu’entre 2009 et 2020, certains pays comme la Chine, l’Inde ou la Russie se sont distingués par l’instauration d’un plus grand nombre de nouvelles restrictions d’exportation de métaux critiques [13]. De nombreux pays se trouvent de plus en plus vulnérables face aux limitations imposées par leurs principaux fournisseurs, une situation qui pourrait influencer significativement la disponibilité des ressources et la volatilité de leurs prix. Les métaux deviennent ainsi un catalyseur des tensions croissantes entre pays producteurs et consommateurs.

Les stratégies de sécurisation des approvisionnements pour les importateurs
Pour faire face à la concentration des ressources, les pays importateurs adoptent des stratégies de sécurisation des approvisionnements sur leur territoire fondées sur une hausse de la production nationale, le recyclage ou la constitution de stocks stratégiques (voir l’encadré ci-dessous), mais également en développant des partenariats multilatéraux [14].

La sécurisation passe aussi par la diversification des approvisionnements, afin de réduire la dépendance à un producteur, par des investissements étrangers directs dans le secteur minier et par la mise en place de stratégies multilatérales comme par exemple le Mineral Security Partnership, qui rassemble 14 pays, dont les États-Unis, la France, l’Allemagne, l’Inde, le Japon et la Corée du Sud, pour coordonner leurs achats et renforcer la sécurité des approvisionnements.

Face au constat d’une grande vulnérabilité avec une dépendance supérieure à 80 % pour les métaux de la transition bas-carbone et numérique, la Commission européenne a adopté le règlement européen sur les matériaux critiques, le Critical Raw Material Act (CRMA [15]), destiné à réduire cette dépendance et à renforcer la résilience de son industrie. Le texte porte sur l’établissement d’une liste de criticité comprenant 34 matériaux ⁴, ainsi que des objectifs domestiques d’extraction (10 % de la demande européenne doit être produite sur son sol), de raffinage (40 %) et de recyclage, tout en établissant des normes environnementales élevées à l’horizon 2030 [16]. Face à ces objectifs, de nombreux obstacles persistent : financement du secteur minier en Europe, incertitude sur la présence ou la rentabilité économique de l’ensemble des métaux dans le sous-sol européen, prix de l’énergie élevés pour des activités de raffinage.

Aux objectifs intérieurs s’ajoutent les objectifs extérieurs portant sur les alliances et partenariats, puisque le dernier objectif du CRMA est de ne pas dépendre à plus de 65 % d’un pays tiers (terres rares pour la Chine, bore pour la Turquie), que ce soit pour les métaux bruts ou pour le raffinage. L’Union européenne cherche ainsi à diversifier ses sources d’approvisionnement en établissant des partenariats stratégiques avec des pays tels que le Canada, l’Ukraine, la Namibie et le Kazakhstan [17]. L’UE entend aussi se positionner comme un leader de la gouvernance des ressources minières à travers l’adoption et la diffusion de normes environnementales, sociales et éthiques. C’est là une opportunité d’affirmer un leadership dans le secteur de la régulation et de la traçabilité des minerais. Toutefois, curieusement, l’UE semble négliger une autre approche priorisant la réduction de la demande et la sobriété en matières premières, pourtant indispensable pour compléter la diversification et la sécurisation des approvisionnements critiques [18]. Cette sobriété pourrait devenir une composante centrale de la stratégie européenne en explorant des pistes innovantes comme la réduction de la taille et du poids des véhicules, l’optimisation des batteries ou encore la mutualisation des équipements. Des pistes existent en outre dans la substitution de certains éléments : par exemple, remplacement du cuivre par de l’aluminium dans certaines applications électriques.

Conclusion

L’explosion de la demande pour les matériaux clés des technologies bas-carbone et numériques ouvre la porte à une nouvelle redistribution des pouvoirs économiques et géopolitiques. Les besoins croissants pour atteindre les objectifs climatiques pourraient conférer une influence stratégique majeure à des nations productrices comme le Chili, l’Australie, l’Argentine, la République démocratique du Congo ou l’Indonésie.

Dans cette course aux matières premières, la Chine, grand pays minier, se positionne en leader grâce à sa stratégie proactive, articulée autour de sa politique industrielle et de ses investissements internationaux. Cette avance la place au cœur de ces marchés où une rivalité grandissante avec les États-Unis semble inévitable. Par ailleurs, d’autres fronts géopolitiques émergent, notamment le Groenland [19] ou l’Arctique, riches en ressources énergétiques et minérales, où les ambitions des grandes puissances – États-Unis, Russie, Chine – attisent déjà les tensions.

À cela s’ajoutent des enjeux locaux et environnementaux cruciaux : la gestion de l’eau, essentielle mais objet d’une concurrence sur les usages dans les régions productrices en proie au stress hydrique, pourrait devenir un facteur d’instabilité chronique. En somme, le XXIᵉ siècle s’annonce comme celui des matières premières, où transitions énergétiques, rivalités géopolitiques et complexité économique redessinent les rapports de force à l’échelle mondiale.

La question des métaux dans la transition bascarbone et numérique relève ainsi plus de questions d’ordre géopolitique que de la seule problématique géologique.