Bientôt la fin du graphite

Bientôt la fin du graphite

Le graphite est l’une des 14 matières premières critiques dont la Commission européenne a dressé la liste du fait du risque économique qu’il fait peser sur nos approvisionnements.

Le graphite est un minerai qui est une forme naturelle du carbone pur. Le graphite peut également être formé à partir de charbon organique, lui même très abondant.

Le graphite fut tout d’abord appelé plombaginite, mais un géologue allemand Abraham Gotlieb Werner l’a renommé graphite a constaté ayant constaté qu’il ne contenait pas de plomb. Il s’en servait pour écrire (graphein en grec = écrire), d’où le nom graphite. On le connait aussi bien sûr dans les mines de crayon.

Le graphite, matériau vert en forte demande

Le graphite est souvent utilisé dans la fabrication des écrans pour aider à l’évacuation de la chaleur (écrans, ordinateurs et téléphones portables). Contrairement aux diamants (une autre forme allotropique du carbone), le graphite est un conducteur électrique, un métalloïde, et peut être utilisé, par exemple, dans les électrodes d’une lampe à arc. On utilise le graphite dans la métallurgie : il sert dans la fabrication des cokes des hauts-fourneaux en sidérurgie pour son excellente résistance aux températures élevées.

Ce qu’ils gagnent grâce au graphite

  • Solaire : 50-100 fois plus efficace
  • Semi-conducteur : 50-100 fois plus rapide
  • Avion : réduction de 70 % du poids
  • Militaire : propriétés permettant «l’invisibilité» des avions au radar*

Mais le graphite est de plus en plus utilisé pour la fabrication de accumulateurs électriques (piles alcalines et lithium-ion) pour des véhicules hybrides et électriques.(1) En effet, le graphite est notamment le second composant dans la fabrication des batteries lithium-ion.

La demande industrielle pour le graphite est donc forte et connait une croissance d’environ 5 % par an depuis 10 ans. Sa consommation est soutenue par  la croissance de la demande des économies émergentes de Chine, d’Inde notamment.

Notons que les nouveaux usages du graphite que sont le graphène et le Grafoil  (2) ont beau connaître la plus forte croissance, ils ne représentent que de petites quantités qui ne pèseront pas sur le marché.

2062 la fin du graphite

La production mondiale de graphite a atteint 1,1 million de tonnes en 2010, devrait continuer à augmenter de 30 % entre 2011 et 2016.  D’ores et déjà, avec 1 388 000 de tonnes, la demande dépasse largement l’offre.

Le graphite, un quasi monopole chinois


Mine de graphite canadienne
< Mine de graphite canadienne 

Comme pour d’autres minerais et terres rares, le gros des réserves est en Chine : 80 % pour les réserves de graphite. Les autres pays produisent les 20 % restants dans le monde, dont le Canada, le Brésil, Mexique, Inde, Ukraine, Brésil, Corée du Nord, Russie, Sri Lanka et Mozambique. Mais en Chine, la qualité des mines décroit : les dépôts de surface faciles à exploiter sont vidés, demandant une exploitation minière à des niveaux plus profonds associée à des couts d’exploitation plus élevés. De plus, le gouvernement a imposé une fiscalité restrictive de manière à peser sur les exportations.

Un dernier facteur va peser sur la demande : la nouvelle génération de petits réacteurs nucléaires (les Pebble Bed Nuclear Reactor ou PBNR). Si le développement nucléaire se poursuit, c’est une des technologies envisagées pour le futur, et qui consomme de grandes quantités de graphite, soit 300 tonnes de graphite au démarrage et de 60 à 100 tonnes par an par réacteur  PBNR. Le premier prototype de PBNR est en Chine, et le gouvernement chinois en prévoit 30 d’ici 2020 tandis que les États-Unis en installeraient 500 d’ici 2020 ! Cela consommerait 400 000 tonnes de graphite en flocons, soit l’équivalent de la moitié de la production mondiale actuelle.(3)

L’enjeu stratégique du graphite

Les Américains sont très embêtés de dépendre des exportations chinoises de graphite (et des autres terres rares également). En effet, ils utilisent du graphite dans les aimants de leurs missiles et leurs systèmes de guidage. Les Etats-Unis commencent donc à favoriser la recherche pour trouver des portes de sortie pour diminuer leur dépendance en terres rares et graphites. En mai 2011, le Congrès américain a adopté la Critical Minerals Policy Act 2011 pour développer et protéger les minéraux essentiels au pays. Les tensions géopolitiques au sujet des terres rares ne font que commencer…

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Je réagis

Retrouvez le sommaire de la grande série sur la disparition des ressources naturelles et la fin des matières premières non renouvelables.

(1) Le marché du graphite est composé à 60 % de graphite amorphe et à 40 % de graphite en flocons. Seuls les flocons peuvent être raffinés à une pureté de 99,9 % pour être utilisé dans les batteries à ion lithium.
(2) Le graphène  : le graphène, couche inférieure monoatomique d’une feuille de carbone, a découvert et développé par André Geim et Konstantin Novoselov de l’université de Manchester en 2004. Ils ont reçu le Prix Nobel de Physique en 2010, où graphène a été nommé «le matériau miracle du 21e siècle.”  Le graphène – «le réseau parfait atomique” –  a été décrit comme l’élément qui” va changer la façon dont nous travaillerons et vivrons dans le futur”.  Les applications du graphène concernent l’électronique.  Le graphène offre une conductibilité 30 fois supérieure à celle du silicium.
(3) Les anciens réacteurs français  actuels de la filière graphite-gaz contiennent 3 000 t de graphite par réacteur.