La production de métaux à la hausse en contexte de déplétion

Dans le monde, la teneur en métal des divers minerais diminue progressivement. Quelles sont les conséquences de cette situation sur la production des métaux? Sur les techniques d’exploitation? Sur la capacité de l’industrie minière à répondre à nos besoins à long terme? Voilà quelques-uns des thèmes qu’aborde une récente étude de Simon P. Michaux, un géologue australien à l’emploi de la commission d’études géologiques de la Finlande. Le document dresse un tableau très intéressant des enjeux liés à la déplétion minière et de la manière dont l’industrie s’y adapte.

D’abord, il convient de distinguer l’épuisement minier de la déplétion minière. Quand on parle d’épuisement, on se concentre sur la fin de la ressource, sur le jour où il n’y en aura plus à extraire. L’étude de Jean Laherrère dont il a été question dans ce blogue la semaine dernière abordait la question sous cet angle en s’intéressant à la date du pic de production, prologue à l’épuisement complet de la ressource. La déplétion s’intéresse plutôt à la manière dont les conditions évoluent en cours d’exploitation, comment la teneur des minerais diminue et comment l’industrie réagit, par exemple. Un état avancé de déplétion ne se traduit pas forcément par une baisse de la production. Elle peut même coexister avec une hausse de la production, car l’industrie peut apprendre à travailler avec du minerai plus pauvre ou augmenter ses efforts en ouvrant plus de mines à faible teneur.

L’étude de Simon P. Michaux, intitulée The Mining of Minerals and the Limits to Growth, est donc une revue de la littérature sur la capacité de l’industrie minière à répondre aux besoins croissants en minéraux, dans un contexte de descente énergétique appréhendée. Dès les premières pages, il montre la croissance fulgurante de la demande : celle des métaux de base a augmenté de 96 % de 2000 à 2018, tandis que celle des métaux industriels (plus spécialisés) a augmenté de 144 % pendant la même période. Il montre aussi que ni le recyclage, ni les tentatives d’économie circulaire ne répondent de manière suffisante à une telle hausse de la demande.

L’étude s’intéresse brièvement à la question du pic des métaux, mais cite pour ce faire un ouvrage de 2014 qui se base non pas sur l’état des stocks, mais sur l’exergie de ces minerais, autrement dit sur leur contenu énergétique. Le « pic » proposé semble être un point où la valeur énergétique (chimique) des métaux concernés est au point d’équilibre avec l’énergie nécessaire pour les extraire. Comme cette méthode peu conventionnelle n’est pas expliquée, il est difficile de se faire une idée de sa valeur. Les chiffres publiés rejoignent le plus souvent ceux de Jean Laherrère, à 10 ou 20 ans près.

Le chercheur s’intéresse aussi à la question des découvertes : il montre que les dépenses d’exploration dans le cuivre et l’or ont explosé, tandis que les découvertes étaient en déclin. Mais il est difficile d’étendre ces constats aux autres métaux, pour lesquels il n’existe pas de données comparables. Comme Laherrère, Michaux se heurte au problème des sources non disponibles ou incomplètes, ce qui est étonnant quand on songe à quel point cette information est cruciale pour l’avenir du monde.

Teneur en minerai et granularité

L’étude brille particulièrement sur la question des minerais utilisés. Il est devenu banal de souligner combien les teneurs en métal des divers minerais ont diminué depuis un siècle. Dans le cas de l’or, par exemple, la teneur en métal pur est passée de 12,04 à 3,02 grammes par tonne de minerai entre 1998 et 2017. La production totale s’est maintenue parce que pendant la même période, la quantité de minerai traitée est passée de 6 à 23,9 millions de tonnes par année.

Parlant du minerai de cuivre, Michaux montre qu’au début du XX^e siècle, ce minerai était plus concentré que de nos jours, mais qu’il se présentait aussi dans des gisements ou des veines d’assez petites dimensions, ce qui limitait la quantité pouvant être extraite. On exploite aujourd’hui des minerais beaucoup plus diffus, mais qui se trouvent aussi dans des gisements beaucoup plus grands, contenant beaucoup plus de métal au total. Les méthodes modernes permettent aujourd’hui d’extraire du cuivre à grande échelle de roches qui auraient été considérées comme du rebut il y a 100 ans.

Autre enjeu qui est rarement abordé dans la littérature non spécialisée : celle de la granulométrie du minerai. Le minerai se présente sous forme de petits grains dispersés dans une gangue de roche dite « stérile » (sans contenu d’intérêt). Non seulement ces grains représentent-ils une partie de plus en plus petite de la masse (déclin de la teneur) mais ils sont aussi de plus en plus petits en dimension (déclin de la granulométrie).

Confrontée à une granulométrie de plus en plus fine, l’industrie a réagi en broyant aussi la roche de manière plus en plus fine, afin de libérer les grains de minerai. En 1980, la roche était le plus souvent broyée en particules d’environ 150 microns (150 millièmes de millimètre), ce qui suffisait à séparer le minerai. De nos jours, il n’est plus rare qu’on broie la roche à 4 ou 5 microns de diamètre, pour libérer les grains minuscules des mines modernes.

Cette transition s’est faite à partir de 1999, quand une nouvelle technologie de broyage est entrée sur le marché et a permis de faire de travail très fin de manière rentable. Ceci aurait favorisé le boom minier du début du siècle. De nos jours, une mine normale broie entre 10 et 50 millions de tonnes de roche par année. De 1940 à 2013, la capacité du camion de mine moyen est passée de 10 à 280 tonnes et l’énergie utilisée pour le broyage est passée de 0,5 à 28 MW. Les activités de broyage et de séparation représentent aujourd’hui de 35 à 50 % des dépenses énergétiques d’une mine.

En plus de présenter une teneur en minerai et une granularité réduites, les mines modernes s’organisent aussi autour de roches plus dures, qui auraient été jugées inexploitables jadis. Ceci a aussi contribué à la hausse de la consommation énergétique au fil des ans. En Australie, celle-ci aurait augmenté de 450 % entre 1973 et 2008.

Le broyage est un procédé humide et l’eau est plus difficile à réutiliser quand les particules sont très fines, parce qu’elles mettent plus de temps à se déposer dans un bassin de décantation. La consommation d’eau oscille entre 100 000 et 650 000 litres d’eau par tonne de cuivre, selon la qualité du minerai, mais varie selon le métal et peut dépasser un million de litres par tonne d’uranium. L’approvisionnement en eau du secteur minier sera donc un enjeu croissant dans les décennies à venir.

Mines et énergie

Simon P. Michaux cite des ouvrages comme Limits to Growth de Meadows ou les travaux de Hall sur le taux de retour énergétique (EROEI). Bien que cet intérêt pour l’analyse systémique soit louable, cette partie de l’étude est finalement moins convaincante que sa partie technique.

Michaux souligne, à juste titre, que l’énergie est la ressource-clé de l’exploitation minière. Mais il néglige la part croissante qu’occupe l’électricité dans les activités minières depuis quelques années (ses données datent de 2007-2008, ce qui est ancien) et se concentre sur le thème plus familier de l’utilisation de pétrole et de gaz.

Il souligne la baisse des découvertes pétrolières depuis les années 1960 et le déclin de l’EROEI pétrolier moyen pour soulever le problème de l’approvisionnement énergétique. Il cherche à le corréler avec la déplétion minière dans le secteur du cuivre. En 1900, par exemple, la teneur d’une mine de cuivre pouvait atteindre de 20 à 25 %, mais dans un petit gisement de 20 mètres de largeur sur quelques centaines de mètres de profondeur, le tout exploité avec un pétrole avec un EROEI de 100:1. En 2014, la teneur est de 0,1 % le gisement est exploité sur un kilomètre de profondeur et quatre de largeur, avec un EROEI pétrolier de 20:1.

L’argument tombe toutefois à plat. D’une part, l’EROEI du pétrole n’est pas très crucial pour l’industrie minière, parce qu’elle utilise le pétrole qui est mis à sa disposition sans trop se soucier des pertes en cours d’exploitation – ce qui se passe en amont ne l’affecte pas. D’autre part, il faut bien admettre qu’en dépit de la déplétion minière et du déclin de l’EROEI pétrolier depuis un siècle, la production mondiale a explosé. Ces facteurs paraissent donc moins déterminants qu’il n’y paraît. Nul doute que des limites existent, mais elles paraissent plus lointaines que ce que Meadows évoquait en 1972. Ou alors il faut chercher du côté d’autres mécanismes de déclin.

Le chercheur essaie aussi de montrer que les difficultés du commerce mondial et l’endettement croissant des nations industrialisées (assouplissement quantitatif) ont compliqué la vie de l’industrie minière depuis le début du siècle, mais les chiffres qu’il publie lui-même plus haut ( métaux de base en hausse de 96 % et métaux industriels en hausse 144 % entre 2000 à 2018) rendent l’hypothèse d’un déclin séculaire assez peu crédible. On a plutôt assisté aux variations cycliques normales de l’industrie. De plus, avec la demande accrue en métaux provoquée par la transition énergétique, il est difficile de croire que le secteur minier va manquer d’investissements dans un avenir prévisible.

Au final, l’étude est intéressante pour son évocation des réalités de la déplétion pétrolière, mais les faits présentés semblent plus appuyer une thèse de type « l’industrie s’adapte assez bien » qu’un argumentaire de type « les ressources sont au bord de l’épuisement ». En dépit des doutes qu’il cherche à soulever, le chercheur conclut d’ailleurs sur plusieurs recommandations visant à mieux utiliser les ressources existantes et à mieux les orienter vers des usages prioritaires (comme les batteries) et à mieux planifier les besoins énergétiques à long terme de l’industrie. Il faudrait aussi, selon lui, mieux planifier l’exploration et cibler des sites pouvant atteindre jusqu’à 3 000 mètres de profondeur.

Source :

Simon P. Michaux, The Mining of Minerals and the Limits to Growth, Geological Survey of Finland, mars 2021.