À la différence des autres éléments du tableau périodique, les terres rares ont des électrons internes, “cachés” à l'intérieur de l'atome. Ces électrons sont appelés 4f. Ils donnent à chaque terre rare des propriétés physiques exceptionnelles, très différentes d'ailleurs les unes des autres.
Les ETR sont utilisés dans de nombreuses applications industrielles, notamment l'électronique, l'énergie propre, l'aérospatial, l'automobile et la défense. La fabrication d'aimants permanents représente la plus grande et la plus importante utilisation finale des ETR, soit 29 % de la demande prévue en 2020.
Sur le plan physico-chimique, il s'agit de 17 éléments dont 15 appartiennent à la famille des lanthanides (lanthane, cérium, praséodyme, néodyme, prométhium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, et lutécium), auxquels il faut ajouter l'yttrium et le scandium.
« Les terres rares ont des propriétés magnétiques (de 20 à 100 fois supérieur à un aimant classique), note ToxSeek urgence. Ces métaux sont de plus en plus utilisés et ne font pas l'objet de retraitement ou de recyclage. »
Les terres rares ne sont pas des minerais radioactifs en eux-mêmes, mais l'activité qui consiste à les séparer d'autres minerais radioactifs (thorium ou uranium) auxquels ils sont associés dans la croûte terrestre produit des déchets radioactifs.
Les terres rares : une industrie particulièrement polluante
La création de sites d'exploration et d'exploitation minière est polluante de par la production de zones d'accumulation de déchets, qui ont des conséquences néfastes sur les environnements.
Les États possédant les réserves d'oxydes de terres rares les plus importantes du monde sont la Chine (36,7 % du total mondial), le Brésil, le Viêt Nam, la Russie, et l'Inde.
Induction magnétique, perméabilité et susceptibilité
Malgré leur nom, les éléments constituant les terres rares ne sont pas rares. Le plus abondant, le cérium, est plus répandu dans l'écorce terrestre que le cuivre, le plus rare, le thulium, est 4 fois plus abondant que l'argent (voir le tableau ci-dessous).
Le champ magnétique de la Terre est en premier lieu généré à l'intérieur de la Terre, par l'effet de dynamo du aux mouvements de convection dans le noyau terrestre, composé à 90% de fer liquide. Ces mouvements sont générés par le refroidissement progressif du noyau et de la graine solide située au centre de la Terre.
C'est l'astate qui est l'élément le plus rare du monde. En tout et pour tout, il n'existerait en effet que moins de 30 g de ce minerai dans toute la croûte terrestre, selon des scientifiques de l'université d'Oxford. A titre de comparaison, on considère qu'environ 2 500 tonnes d'or sont extraites chaque année.
Les principaux sites de ressources en terres rares sont situés en Chine : Bayan Obo, 135 km au nord-ouest de Baotou (le plus important au monde), la province de Shandong et la province de Jiangxi.
La Chine produit plus de 70% des métaux issus des terres rares de la planète, dans environ 200 mines situées dans le Guandong et dans le Jiangxi (120 000 tonnes en 2018 sur un total mondial de 170 000 tonnes).
Les terres rares y sont principalement exploitées selon une technique appelée « lixiviation en tas ». Malheureusement, cette technologie produit une grande pollution, due au drainage minier acide. Ce phénomène spontané est généré par l'oxydation des sulfures (par exemple, la pyrite) contenus dans les roches ou résidus.
Le prix du Tb, la plus chère des terres rares, s'est établi à 1 709,5 US$/kg contre 660,8 US$/kg en 2020, soit une hausse de 158 %, tout comme le Dy (+ 55,7 %) à 527,1 US$/kg, tandis que le Pr et le Nd sont passés respectivement de 93,6 US$/kg à 122,9 US$/kg (+ 31,3 %) et de 61,3 US$/kg en 2020 à 120,9 US$/kg en 2021 ...
Le scandium est un métal très particulier. Classé comme "terre rare", à l'instar de l'yttrium ou du lutécium, c'est un métal gris-blanc, mou et très léger. Le scandium est relativement répandu dans différents minerais mais en quantités infimes.
Son prix a été multiplié par douze ces quatre dernières années : il s'échange à désormais plus de 8.000 dollars l'once, soit environ 7.175 euros. Oubliez l'or ou l'argent si vous souhaitez investir dans un métal précieux. Comme l'explique Bloomberg, c'est désormais le rhodium qui est le métal le plus cher au monde.
Les substances non magnétiques
Plusieurs métaux, dont l'aluminium et le cuivre, sont non magnétiques. On serait porté à croire que tous les métaux sont attirés par l'aimant, mais c'est faux. Seuls le fer, le nickel, le cobalt et le gadolinium réagissent à l'aimant. Tous les autres métaux sont donc non magnétiques.
Seul les métaux dit ferromagnétiques sont attirés par un aimant. Ce sont tous les alliages à base de fer, le fer et d'autres métaux comme le nickel. A l'école primaire, on ne fera pas la différence : tout ce qui est attiré par un aimant sera appelé fer.
La plupart de ces éléments ont alors été considérés comme rares parce que leurs minerais paraissaient peu abondants, assez dispersés et leurs métaux difficiles à séparer.
TERRES RARES ET VÉHICULES ÉLECTRIQUES
Lorsqu'on regarde de plus près : dans la plupart des moteurs de voitures électriques on retrouve le néodyme qui est effectivement une terre rare, mais ce n'est pas le cas du lithium, ni du cobalt qui composent les batteries.
Cette statistique représente un classement par pays de la production minière d'argent dans le monde entre 2010 et 2021, en tonnes. En 2021, le Mexique dominait ce classement avec plus de 5.600 tonnes d'argent issues de ses mines.
Moins fragile que le diamant, plus dur que l'or, plus résistant que le titane : c'est dans l'iridium qu'il vous faut graver vos mémoires pour la postérité. Ce métal de la famille du platine est non seulement extrêmement solide, mais il résiste à la corrosion.