Quelles technologies vertes dépendent des minéraux critiques ?
Introduction
La transition énergétique n’est pas seulement une révolution technologique : c’est aussi une révolution minérale. Les terres rares, essentielles aux aimants des éoliennes, aux véhicules électriques et aux technologies propres, voient leur demande croître à une vitesse sans précédent. Cette pression crée un marché mondial en réorganisation, où innovation industrielle et sécurité d’approvisionnement deviennent indissociables. Pour le Québec et le Canada, riches en minéraux critiques, cette transformation représente une occasion unique de renforcer leur rôle dans l’économie verte. Cet article examine les technologies qui reposent sur les terres rares et les perspectives qu’ouvre leur exploitation responsable.
Les terres rares, ces 17 éléments indispensables à la transition énergétique
Ces métaux aux noms exotiques sont devenus les piliers invisibles de notre futur énergétique. Malgré leur appellation trompeuse, les terres rares ne sont pas si rares dans la croûte terrestre. Ce qui les rend précieuses, c'est plutôt leur concentration dans des gisements exploitables et, surtout, leurs propriétés physiques exceptionnelles.
Les 17 éléments du tableau périodique
Les terres rares se divisent en deux catégories selon leur poids atomique et leurs propriétés: les terres rares légères (LREE) et les terres rares lourdes (HREE).
Terres rares légères (LREE):
Lanthane (La) – utilisé dans les batteries de véhicules hybrides et les applications optiques
Cérium (Ce) – présent dans les convertisseurs catalytiques, les ampoules et le polissage du verre
Praséodyme (Pr) – employé dans les moteurs d'avions et les aimants haute performance
Néodyme (Nd) – essentiel pour les aimants industriels dans les éoliennes et les moteurs électriques
Prométhium (Pm) – élément radioactif utilisé dans certaines batteries nucléaires
Samarium (Sm) – indispensable pour les aimants haute température et l'absorption de neutrons
Europium (Eu) – utilisé pour les écrans de télévision, les LED et les billets de banque anti-contrefaçon
Gadolinium (Gd) – employé en imagerie médicale (IRM) et pour le blindage contre les neutrons
Terres rares lourdes (HREE):
Terbium (Tb) – améliore les aimants et sert dans les phosphores verts pour l'éclairage intérieur
Dysprosium (Dy) – augmente la résistance thermique des aimants permanents
Holmium (Ho) – utilisé pour les réacteurs nucléaires et les aimants puissants
Erbium (Er) – employé dans les fibres optiques et les lasers
Thulium (Tm) – présent dans les appareils de radiographie portables
Ytterbium (Yb) – utilisé pour la surveillance sismique
Lutécium (Lu) – employé dans le traitement du cancer et les scanners TEP
Scandium (Sc) – permet l'utilisation de l'aluminium dans l'aérospatiale
Yttrium (Y) – utilisé dans les supraconducteurs, la céramique et les LED
Des propriétés uniques et irremplaçables
Les propriétés magnétiques, luminescentes et catalytiques de ces éléments sont tout simplement irremplaçables dans de nombreuses technologies. Par exemple, le néodyme et le dysprosium permettent de créer les aimants permanents les plus puissants au monde, essentiels aux moteurs électriques compacts [1]. Ces aimants conservent leur magnétisme sans nécessiter d'alimentation électrique continue, une caractéristique cruciale pour l'efficacité énergétique.
Technologies vertes
Les éoliennes, des géantes dépendantes des terres rares
L'énergie éolienne, l’un des piliers de la décarbonation, repose massivement sur les aimants permanents aux terres rares. Cette dépendance est particulièrement marquée pour les installations offshore, ces géants maritimes qui captent les vents puissants et constants du large.
Des générateurs à aimants permanents haute performance
Les turbines éoliennes offshore modernes utilisent des générateurs à aimants permanents contenant du néodyme, du praséodyme et du dysprosium pour améliorer l’efficacité et réduire la maintenance. Une éolienne offshore de grande puissance peut ainsi contenir de l’ordre de 400 à 600 kg d’aimants permanents à base de terres rares, principalement du néodyme et du dysprosium [4][5].
Les avantages technologiques majeurs
Pourquoi utiliser des aimants permanents plutôt que d'autres technologies? Les avantages sont considérables:
Élimination des boîtes de vitesses complexes – réduction drastique des besoins de maintenance
Fiabilité opérationnelle accrue – particulièrement crucial en milieu marin hostile
Efficacité énergétique supérieure – conversion optimale de l'énergie éolienne en électricité
Densité de puissance élevée – permet des designs plus compacts et puissants
En milieu marin, où chaque intervention technique coûte extrêmement cher et dépend des conditions météorologiques, cette simplification mécanique devient un atout économique majeur.
Une intensité variable selon les technologies
L’intensité en terres rares varie considérablement selon les technologies éoliennes, les turbines à entraînement direct étant les plus dépendantes des aimants permanents. Les études de l'Agence internationale de l’énergie indiquent des intensités de l’ordre de plusieurs centaines de kilogrammes d’aimants par MW installé, notamment pour les turbines offshore à entraînement direct [5].
| Type d’éolienne | Technologie de générateur | Intensité en terres rares (kg/MW) | Part de marché (ordre de grandeur) |
|---|---|---|---|
| Offshore à entraînement direct | Aimants permanents (NdFeB) | ~150 à >300 kg/MW | Majoritaire (≈70–90 % des nouvelles installations offshore) |
| Onshore à entraînement direct | Aimants permanents (NdFeB) | ~150 à 300 kg/MW | Minoritaire mais en croissance (≈20–35 %) |
| Onshore avec multiplicateur | Induction ou générateur bobiné (sans aimants) | Négligeable à nul | Encore dominante dans certaines régions, mais en recul |
Cette différence significative explique pourquoi le choix technologique des développeurs éoliens influence directement la demande mondiale en minéraux critiques. La tendance vers des turbines plus puissantes et des parcs offshore plus éloignés des côtes accentue cette dépendance aux terres rares.
Les véhicules électriques, une révolution gourmande en terres rares
Chaque voiture électrique circulant sur nos routes contient plusieurs kilogrammes de minéraux stratégiques. Cette réalité transforme l'électrification des transports en un enjeu géopolitique majeur, bien au-delà des considérations purement environnementales.
Des moteurs à aimants permanents ultra-performants
La majorité des véhicules électriques modernes utilisent des moteurs à aimants permanents au néodyme-fer-bore (NdFeB) pour maximiser l’autonomie et les performances. En moyenne, un véhicule électrique contient entre 1 et 2 kg d’aimants permanents dans son moteur, ce qui représente une quantité significative de néodyme et parfois de dysprosium [4]. Bien que cette quantité puisse sembler modeste, elle devient colossale lorsqu'on la multiplie par les millions de véhicules électriques prévus sur les routes mondiales.
Le rôle critique du dysprosium
Le dysprosium joue un rôle particulièrement crucial dans les performances des véhicules électriques. Cet élément est ajouté aux aimants pour maintenir leurs propriétés magnétiques à haute température, ce qui s'avère essentiel lors d'accélérations intenses ou de conduite prolongée dans des conditions exigeantes.
Pourquoi le dysprosium est-il indispensable?
Stabilité thermique – maintien des performances magnétiques jusqu'à 200°C
Résistance à la démagnétisation – préservation de l'efficacité sur toute la durée de vie du véhicule
Optimisation de l'autonomie – efficacité énergétique constante même lors d'utilisation intensive
Des ajouts de dysprosium pouvant atteindre jusqu’à environ 7 % en poids, selon le grade de l’aimant et les exigences thermiques, peuvent significativement améliorer la stabilité thermique des aimants NdFeB [7]. Sans cette amélioration, les moteurs perdraient en efficacité lors des utilisations intensives, compromettant l'autonomie et les performances du véhicule.
Autres technologies vertes dépendantes des terres rares
Au-delà de l'éolien et des véhicules électriques, les terres rares sont omniprésentes dans notre infrastructure énergétique durable. Leur présence discrète mais essentielle s'étend à des domaines aussi variés que l'éclairage, le stockage d'énergie et la production d'hydrogène.
Systèmes solaires et trackers motorisés
Dans le secteur solaire, la dépendance aux terres rares ne concerne pas principalement les modules photovoltaïques eux-mêmes. Les panneaux solaires dominants, en particulier les technologies au silicium cristallin, ne reposent pas de manière structurelle sur les terres rares pour leur fonctionnement.
La dépendance aux minéraux critiques apparaît plutôt au niveau des équipements périphériques, et plus précisément des trackers solaires motorisés. Ces systèmes de suivi, qui orientent les panneaux en fonction de la position du soleil afin de maximiser la production d’électricité, intègrent des moteurs électriques pouvant recourir à des aimants permanents à base de terres rares [1].
Ainsi, l’utilisation de trackers permet d’augmenter la production électrique de l’ordre de 20 à 30 % par rapport aux installations fixes, en particulier dans les régions à fort ensoleillement. Ce gain de performance énergétique s’accompagne toutefois d’une dépendance accrue aux minéraux critiques, non pas dans les cellules photovoltaïques, mais dans les composants électromécaniques nécessaires à l’optimisation du rendement.
Stockage d'énergie et batteries avancées
Dans le domaine du stockage d’énergie, la dépendance aux minéraux critiques varie fortement selon les technologies. Les batteries lithium-ion, aujourd’hui dominantes pour les véhicules électriques et le stockage stationnaire, reposent principalement sur des matériaux tels que le lithium, le nickel, le cobalt ou le graphite, qui structurent aujourd’hui les chaînes d’approvisionnement du secteur.
Cette dépendance peut toutefois être distinguée selon les grandes familles technologiques :
Batteries lithium-ion
Technologie dominante pour les véhicules électriques et le stockage stationnaire, reposant sur des minéraux critiques clés (lithium, nickel, cobalt, graphite), sans dépendance structurelle aux terres rares.Batteries nickel-métal hydrure (NiMH)
Encore utilisées dans certains véhicules hybrides, ces batteries intègrent des alliages riches en lanthane, illustrant une dépendance directe aux terres rares. Bien que cette technologie soit en déclin, elle demeure un cas emblématique.Stockage de l’hydrogène à l’état solide
Certaines solutions, encore au stade de démonstration ou d’applications de niche, utilisent des alliages à base de lanthane pour absorber et libérer l’hydrogène de manière réversible. Ces technologies restent marginales à l’échelle industrielle, mais illustrent le rôle potentiel des terres rares dans des systèmes de stockage avancés [3].
Catalyseurs pour l'hydrogène vert
Les terres rares jouent également un rôle important dans certaines étapes clés de la chaîne de valeur de l’hydrogène. Leur utilisation ne constitue pas un intrant systémique de l’hydrogène vert, mais intervient dans des fonctions catalytiques et de stabilisation des procédés, en particulier dans les technologies de production et de conversion.
Cette contribution peut être distinguée selon les principales applications :
Électrolyse de l’eau
Certaines formulations de catalyseurs et de matériaux fonctionnels utilisées dans les électrolyseurs peuvent intégrer des terres rares afin d’améliorer la stabilité, la conductivité ou la durabilité des systèmes. Ces usages restent complémentaires aux métaux catalytiques dominants, mais participent à l’optimisation des performances à long terme.Reformage et catalyse chimique
Le cérium, notamment sous forme d’oxyde de cérium (ceria), est couramment utilisé comme promoteur catalytique dans les procédés de reformage. Il améliore la résistance à la dégradation, la gestion de l’oxygène et l’efficacité globale des catalyseurs [1].Piles à combustible
Dans les piles à combustible, certaines terres rares sont utilisées comme additifs ou composants de matériaux fonctionnels, contribuant à la stabilité des électrodes, à la gestion thermique et à la durabilité des systèmes de conversion énergétique.
À mesure que l’économie de l’hydrogène se développe et que les volumes de production augmentent, ces usages catalytiques et fonctionnels pourraient représenter une demande croissante en terres rares, en particulier pour les applications industrielles à haute performance.
Éclairage LED et efficacité énergétique
L'éclairage LED constitue peut-être l'application la plus répandue des terres rares, touchant des milliards de dispositifs à travers le monde:
Terres rares dans les LED:
Europium (Eu) – phosphores rouges et bleus
Terbium (Tb) – phosphores verts
Yttrium (Y) – matrice hôte pour les phosphores
Ces matériaux permettent d'obtenir la qualité de couleur élevée et l'efficacité caractéristiques de l'éclairage LED moderne [3]. L'impact cumulatif de ces milliards de LED sur la réduction de la consommation énergétique mondiale est considérable.
Une demande en pleine explosion
La demande globale en terres rares pour les technologies énergétiques propres devrait tripler d'ici 2030 par rapport aux niveaux de 2020. L'Agence internationale de l'énergie (IEA) projette une augmentation particulièrement forte pour le néodyme et le dysprosium utilisés dans les véhicules électriques et l'éolien [1]. Cette croissance explosive soulève des questions cruciales sur la capacité du monde à sécuriser son approvisionnement en ces minéraux stratégiques.
Toutefois, un défi majeur caractérise l'approvisionnement mondial en terres rares: la concentration géographique extrême de leur production. La Chine domine actuellement le marché avec environ 70% de l'extraction mondiale et plus de 90% des capacités de raffinage [6]. Cette situation crée une vulnérabilité stratégique pour les pays occidentaux qui dépendent de ces matériaux pour leur transition énergétique.
Le Canada et sa stratégie des minéraux critiques, un positionnement stratégique
Face à cette dépendance mondiale, le Canada déploie une stratégie ambitieuse pour sécuriser sa chaîne d'approvisionnement. Cette initiative, lancée en 2022, reconnaît que les minéraux critiques et les terres rares ne sont pas simplement des commodités économiques, mais des enjeux de sécurité nationale et de souveraineté technologique.
La Stratégie canadienne sur les minéraux critiques identifie 31 minéraux critiques, dont les terres rares, comme essentiels à la sécurité économique et à la transition énergétique du pays. Parmi eux, six sont initialement priorisés dans cette stratégie pour leur potentiel distinct de stimuler la croissance économique canadienne et leur nécessité comme intrants pour les chaînes d'approvisionnement prioritaires [2].
Source : The Canadian Critical Minerals Strategy
Les six piliers stratégiques
Au-delà de l’identification des ressources, la stratégie poursuit six axes stratégiques principaux qui encadrent l'action gouvernementale:
Soutenir l'exploration et le développement – faciliter la découverte et la mise en valeur de gisements
Développer les capacités de transformation – créer des installations de raffinage sur le territoire canadien
Attirer les investissements étrangers – mobiliser les capitaux nécessaires aux projets d'envergure
Renforcer les partenariats internationaux – construire des alliances stratégiques avec des pays partageant les mêmes valeurs
Promouvoir les technologies propres – développer des méthodes d'extraction et de transformation responsables
Assurer la participation autochtone – garantir l'inclusion des communautés autochtones dans tous les projets
Comme l'énonce le gouvernement canadien, l'objectif est de faire du Canada un leader mondial dans la production, la transformation et le recyclage durables des minéraux critiques [2].
Conclusion
Les technologies vertes qui façonneront l’avenir énergétique reposent sur une réalité souvent sous-estimée : la transition énergétique est aussi une transition minérale. Des éoliennes offshore intégrant plusieurs centaines de kilogrammes d’aimants permanents à base de terres rares, aux véhicules électriques équipés de moteurs à haut rendement magnétique, les minéraux critiques sont devenus des intrants indispensables à la décarbonation des systèmes énergétiques.
Cette dépendance croissante soulève des défis structurants : développement de capacités de transformation, sécurisation des chaînes d’approvisionnement, réduction des impacts environnementaux et renforcement de l’acceptabilité sociale des projets. Dans le même temps, elle ouvre des perspectives importantes pour les territoires capables de concilier potentiel géologique, expertise technique et standards environnementaux élevés. C’est dans ce contexte que Ressources et Énergie Squatex s’intéresse au secteur des minéraux critiques, comme levier stratégique complémentaire à la transition énergétique.
Pour suivre les réflexions, analyses et projets de Squatex autour des ressources essentielles à la transition énergétique, suivez-nous sur LinkedIn.
Références
[1] International Energy Agency. "Critical Minerals Data Explorer." IEA, 2024, www.iea.org/data-and-statistics/data-tools/critical-minerals-data-explorer.
[2] Government of Canada. "The Canadian Critical Minerals Strategy." Natural Resources Canada, 2022, www.canada.ca/en/campaign/critical-minerals-in-canada/canadian-critical-minerals-strategy.html.
[3] International Energy Agency. Global Critical Minerals Outlook 2025. IEA Publications.
[4] EWI. Rare Earth Materials – Major Industrial Uses. Données techniques sur la masse typique des aimants NdFeB dans les générateurs d’éoliennes.
[5] International Energy Agency. The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions, 2021 — données d’intensité en terres rares par MW.
[6] Mining Technology. China currently controls over 69% of global rare earth production,2025 - https://www.mining-technology.com/analyst-comment/china-global-rare-earth-production.
[7] Zhou, Bowen, et al. “Recent Progress in High-Performance Nd–Fe–B Permanent Magnets.” Rare Metals, vol. 35, no. 8, 2016, pp. 601–609. ScienceDirect, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214993716300641
