Epuisement des ressources naturelles
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L'épuisement des ressources naturelles
L'épuisement des ressources du fait de la surconsommation humaine concerne la biodiversité, les ressources végétales (déforestation, prélèvement végétal), l'extinction des espèces mais aussi les minerais et matières premières.
- Les ressources non renouvelables : ce sont principalement des matières premières minérales et les combustibles fossiles, qui proviennent de gisements formés au cours de l'histoire géologique de la Terre et correspondant à un stock, par essence même, épuisable.
- Les ressources renouvelables : ce type de ressources peut être consommées sans être épuisées car elles peuvent se régénérer en permanence. Ces ressources sont notamment l'air, l'eau, les sols (terres cultivables) ou encore des ressources biologiques de la flore et de la faune (forêts, pâturages, pêcheries maritimes, biodiversité – espèces animales et végétales) et par les ressources génétiques (variétés de plantes cultivées et races d'animaux domestiques).
L'eau
Depuis le début du XXe siècle, la consommation d’eau douce a été multipliée par sept sur la planète ;
- Au cours des trente dernières années, les quantités d’eau disponibles sont passées d’une moyenne de 12 900 m3 à 6800 m3 par habitant et par an ;
- L’eau non potable est la 1ère cause de mortalité dans le monde, et tue 10 fois plus que les guerres.
La fin des métaux
On connait le stock de ressources naturelles à notre disposition ainsi que leur vitesse d'exploitation. La date d'épuisement théorique est donc facile à extrapoler.
Bien des matières liés aux produits écologiques (panneaux solaires) ou aux énergies renouvelables sont en voie d'épuisement, plutôt rapide : comme pour l'uranium (fin en 2040), le pétrole (fin en 2050), le gaz (fin en 2072), les métaux rares et même non précieux tels que le fer dont la fin est annoncée pour 2087
Comment estimer les ressources disponibles
On a pour habitude de considérer 3 niveaux de ressources, 3 niveaux de réserves (les 3P) :
- Réserves prouvées (avérées)
- Réserves probables (certitude de l’existence de la réserve mais incertitude quant à son étendue)
- Réserves possibles (incertitude quant à l’existence de la ressource et pas encore de moyen technique pour vérifier l’hypothèse
L'épuisement des ressources minières ne signifie pas que la planète ne recèle plus des quantités diffuses mais que l'exploitaiton du matériau en question à l'échelle industrielle n'est plus possible. Les estimations varient d'ailleurs au fil du temps en fonction des découvertes et des réévaluations de réserves, comme le montre l'exemple du zinc (voir ci-dessous)
Le calendrier des épuisements annoncés
Les gisements métalliques et énergétiques, à la base de notre économie moderne auront pour l'essentiel été consommés d'ici 2025, date de la fin de l'or, de l'indium et du zinc et 2158, date de la fin du charbon),
1980 fin du cryolithe : il n'y aurait plus de réserves de cryolithe. La cryolithe est composée de fluorure double de sodium et d'aluminium, de formule NaAlF également noté 3NaF, AlF. La cryolithe est principalement utilisée pour la production d'aluminium et dans l'industrie des céramiques. un Elle a été découverte sur la cote ouest du Groenland. C'est un minéral rare ; aussi, pour faire face aux besoins de l'industrie, la cryolithe est désormais produite artificiellement. La dernière mine de cryolithe en activité, située au Groenland, a fermé dans les années 80. Aujourd’hui, les industriels sont obligés d’en produire artificiellement.
2012 : fin du terbium : le terbium est utilisé dans les lampes à basse consommation
2018 : fin du hafnium (Hf) : les gisements exploitables à un coût accpetable seront épuisés en 2018. Le hafnium est utilisé pour les processeurs, comme isolant remplaçant le dioxyde de silicium SiO2. L'Hafnium (Hf) se retrouve associé avec les minerais de zirconium, avec des concentrations d'Hafnium variant de 0.5% à de 2%. Le hafnium a une résistance exceptionnelle à la corrosion, il posséde également un grand pouvoir d'absorption des neutrons rapides. Le hafnium sert à contrôler la recristallisation des filaments de tungstène mais son application principale est comme barre de contrôle de réactivité dans les réacteurs nucléaires du fait de sa capacité à absorber les neutrons
2021 : fin de l'argent ; Au rythme de consommation actuelle, épuisement prévu entre 2021 et 2037. L'argent sert dans l’industrie (électricité, électronique, brasures, soudures et autres alliages : 41%). Il y a un stock de 270 000 à 380 000 tonnes d'argent sur Terre. Les réserves connues sont surtout en Pologne (20%), en Mexique (14%) et au Pérou (13%) 21 400 tonnes d'argent ont été produites en 2009 = 688 millions d'onces
Planetoscope : La consommation d'argent dans le monde
2022 : fin de l'antimoine (sb) épuisement prévu en 2022 ; composant de plaques d’accumulateurs plomb-acide (courant secouru), des semi-conducteurs : InSb, GaSb utilisés pour la détection dans l’infrarouge, pour les sondes à effet Hall (détection de champ magnétique), dans les processeurs, isolant remplaçant le dioxyde de silicium SiO2, sous forme d’oxyde Sb2O3, il diminue la propagation des flammes dans les matières plastiques.
2023 : fin du palladium (Pd) : Il y a un stock de 3480 millions de tonnes de palladium sur Terre. Les réserves connues sont surtout en Russie et en Afrique du Sud. 13% du palladium servent pour l'industrie électronique surtout pour la production de condensateurs multicouches en céramique (MLCC) qui entrent dans la fabrication de composants électriques. Autres utilisations du type électro-déposition pour les connecteurs et les composants de puces pour les circuits électroniques et les circuits intégrés hybrides
Planetoscope : Production de palladium dans le monde
2025 : fin de l'or : La production totale d'or depuis les débuts de l'humanité remplit un cube de 20 mètres de coté ; l'or est utilisé dans l’électronique pour ses propriétés de conductivité, d’inaltérabilité, d’inoxydabilité. La Chine est le 1er producteur avec près de 300 tonnes extraites en 2008, suivie par les Etats-Unis et l'Australie (moins de 250 tonnes). Les principales utilisations de l'or sont : Bijouterie et joaillerie 86%, Utilisations industrielles 14% dont : électronique 6%, monnaies et médailles 3%, industries diverses 3%, prothèses dentaires 2%
Planetoscope : Production d'or dans le monde
2025 : fin du zinc, les gisements exploitables à un coût acceptable seront épuisés en 2025 ;en 1950, le US Geological Survey avait estimé les réserves mondiales de zinc à 77 millions de tonnes. Pourtant, la prospection et l’amélioration des techniques d’exploitation ont permis de mettre au jour plus de 293 millions de tonnes de ce métal sur les 50 années qui ont suivi. En 2000, le gouvernement américain a annoncé que les réserves de zinc n’atteignaient pas moins de 209 millions de tonnes. Le zinc est utilisé dans l’électronique et par l'industrie informatique (fabrication des « magnetic random access memory » (MRAM)). Les principales utilisations du zinc sont : Galvanisation 47.00 % ;Laiton et autres métaux d'alliage 19.00 % ;Moulage en coquille 14.00 % ; Demi-produits marchands 8.00 % ;Chimie et divers 9.00 %
2025 : fin de l'indium (In) : les gisements exploitables à un coût acceptable seront épuisés en 2025 (voire 2018) ; l'indium est utilisé massivement depuis peu dans le cadre de la fabrication des écrans LCD ; mais il semble qu’il pourrait être remplacé par des matériaux de nanotechnologies comme le graphène (cristal de carbone). De l'espagnol indigo, du latin Indium: Inde. L'indium fut découvert en 1863 par Reich et Richter à la suite de l'analyse spectroscopique d'un échantillon de blende qui leur révéla deux raies indigo jusqu'alors inconnues. L’indium connaît une demande croissante poussée par le marché des écrans plats et devrait subir une hausse prochaine des cours. n’existe pas de gisement d’indium en tant que tel. Les gisements volcano-plutoniques polymétalliques, à zinc dominant et étain accessoire sont la principale source actuelle d'indium. (source Brgm)
2028 : fin de l'étain : Il y a un stock de 6,1 millions de tonnes d'étain sur Terre. Les réserves connues sont surtout en Chine (28%), en Malaisie (17%), en Indonésie (13%) et au Pérou (12%) Les principales utilisation de l'étain sont : Soudure 32.00 % ; Fer blanc 27.00 % ; Chimie et divers 23.00 % ; Etains et aliages divers 18.00 %
2030 : fin du plomb : les gisements exploitables à un coût acceptable seront épuisés en 2030 ; 71% de la production utilisés pour les batteries.
2038 : fin du tantale (Ta) : la plus grande utilisation du tantale, sous forme de poudre métallique, est faite dans la fabrication des composants électroniques, et principalement des condensateurs. On trouve des condensateurs au tantale dans les télé-avertisseurs et les ordinateurs personnels.
2039 : fin du cuivre (Cu) : Il y a un stock de 490 millions de tonnes de cuivre sur Terre. Les réserves connues sont surtout au Chili (33%), en Indonésie et aux USA (7% chacun). Avec 55% d’utilisation, il est essentiellement mis en œuvre dans l’industrie électrique (câbles, bobinages).
Planetoscope : Production de cuivre dans le monde
2040 : fin de l'uranium (U) : Il existe 3,3 millions de réserves d'uranium prouvées et exploitables de manière normale et environ 10 millions de tonnes de réserves d'uranium dites "spéculatives". 1,2 kilo d'uranium est produit chaque seconde dans le monde, soit 40 700 tonnes par an. On estime qu'il reste de 70 à 90 ans de réserves mondiales (au rythme d'exploitation actuel). L'uranium est crucial pour production électrique nucléaire. Selon "Uranium Resources and Nuclear Energy" du Energy Watch Group (2006-12), une pénurie d’uranium pourrait se produire dès 2015.
Planetoscope : Production d'uranium dans le monde
Planetoscope : Les chiffres du nucléaire
2048 : fin du nickel (Ni) : il y a un stock de 67 millions de tonnes de nickel sur Terre. Les réserves connues sont surtout en en Australie (35%), en Nouvelle-Zélande (11%) et en Russie (10%) : le nickel sert dans les batteries (piles bouton pour BIOS, batteries d’ordinateurs portables)
Planetoscope : Production de Nickel dans le monde
2050 : fin du pétrole : La consommation de pétrole pourrait presque doubler d'ici 2050 avec l'augmentation de la population mondiale et la croissance économique. Selon l'Agence internationale de l'Energie, la hausse de la demande mondiale de pétrole devrait être de 1,7% en 2010, avec une demande de 86,3 millions de barils par jour (mbj). La date d'épuisement du pétrole (le Peak Oil, est sujette à contestation : Le peak oil est-il une fiction ? Planetoscope : Voir tous les chiffres de consommation ou production de pétrole dans le monde
2064 : fin du platine (Pt) : Il y a un stock de 13 000 tonnes de platine sur Terre. Les réserves connues sont surtout en Afrique du Sud (80%). le platine est essentiellement utilisé dans les industries électroniques et électriques Disques durs,fils thermocouples,piles à combustible. Catalyse)
Planetoscope : Production de platine dans le monde
2072 : fin du gaz naturel 2087 : fin du fer : On estime qu'il reste 79 ans de réserves mondiales (au rythme d'exploitation actuel). Planetoscope : Production de fer dans le monde
2120 : fin du cobalt : Au rythme de consommation actuelle, il reste environ 110 années de réserves de cobalt qui est une ressource non renouvelable. Il y a un stock de 7 millions de tonnes de cobalt sur Terre. Les réserves connues sont surtout en République du Congo (50%), en Australie (20%) et à Cuba (14%)
Planetoscope : Production de cobalt en temps réel
2139 : fin de l'aluminium : Au rythme de consommation actuelle de 6000 kilos par seconde soit 190 millions de tonnes par an, il reste 131 années de réserves de bauxite qui est une ressource non renouvelable. Il y a un stock de 25 milliards de tonnes de bauxite sur Terre. Les réserves connues sont surtout en Guinée (30%), en Austalie (23%) et à Cuba et en Jamaïque (8% chaque)
Planetoscope : Production d'aluminium dans le monde
Encyclo ecolo : Aluminium
2158 : fin du charbon : La consommation de charbon dans le monde représente 184 000 kilos par seconde, soit 5,8 milliards de tonnes. Planetoscope
Des ressources critiques entre les mains de quelques pays
- la Chine : antimoine, fluorite, gallium, germanium, graphite, indium, magnésium, terres rares, tungstène
- la Russie : MGP
- la République Démocratique du Congo : cobalt, tantale
- le Brésil : niobium et tantale
- La Bolivie : le lithium
- L'Afrique du Sud : les platinoïdes et surtout le platine et palladium
- L'Australie concentre un grand nombre de ressources très convoitées : 40% des réserves mondiales d'uranium, 37% des réserves de Nickel, 26% de plomb, 18% de zinc, auquelles s'ajoutent des réserves de minerai de fer (53,4 milliards de $ australiens d'exportation en 2010), de charbon ((34,6 mds $ d'exportation en 2010), de pétrole (10,9 mds $), de diamants, d'or (17,9 mds), d'alumine, de gaz naturel, ...
Dans la majorité des cas, cette concentration de production est conjuguée avec des possibilités de substitution et un un taux de recyclage faibles. Si l’on considère la criticité due à la protection de l’environnement, les terres rares viennent en tête, suivies par le germanium, l’antimoine, le gallium, le magnésium pour les principaux. Les perspectives d’évolution de la demande pour ces matières premières sensibles en 2030 montrent certains de ces matériaux vont connaitre une très forte croissance comme le gallium, l’indium, le germanium, le néodyme, le platine et le tantale pour ne citer que les premiers.
Les terres rares
- Les terres rares font partie des ressources naturelles naturelles non renouvelabes menacées d'extinction.
>> voir l'article : Terres rares
Le recyclage des ressources non renouvelables
Voici le taux de recyclage d'un certain nombres de ressources et matières premières que nous consommons (Source : A. RELLER, University of Augsburg, T. Graedel, Yale University) :
- Plomb : 72%
- Aluminium : 49%
- Or : 43%
- Germanium : 35%
- Nickel : 35%
- Cuivre : 31%
- Etain : 26%
- Zinc : 26%
- Chrome : 25%
- Tantale : 20%
- Gallium : 0%
- Indium : 0%
- Phosphore : 0%
- Platine : 0%
- Uranium : 0%
Un autre calendrier d'épuisement des ressources
Trouvé dans l'Atlas du futur :
L'épuisement du titane
Productions : en 2010, la capacité de production mondiale s'élève à 340 000 t.
En 2009, la production chinoise a été de 41 164 t, celle des Etats Unis de 35 600 t.
Situation française :
En 2007, la production française de lingots a été de 1 600 t, par Cezus, filiale d'Areva, pour Timet Savoie.
Cezus, filiale d'Areva, n°1 mondial de la production de zirconium, produit des lingots de titane à partir de chutes de fabrication dans son usine d'Ugine (73). La production est sous traitée pour la société Timet Savoie, filiale du groupe américain Titanium Metals Corp. (Timet). Timet Savoie est détenue à 70 % par Timet et 30 % par Areva.
- Importations, en 2010, hors déchets : 7 354 t provenant de : Etats Unis : 30 %, Royaume Uni : 23 %, Japon : 13 %, Russie : 10 %. - Exportations, en 2010, hors déchets : 1 026 t.
FABRICATION DU TITANE ULTRAPUR : selon la méthode de Van Arkel. C'est selon cette méthode qu'a été élaboré, en 1925, le premier titane suffisamment pur et ductile pour la mise en évidence de ses propriétés. Après la mise au point du procédé Kroll, en 1937, le procédé Van Arkel n'est utilisé que pour l'obtention de titane ultra pur réservé à des applications très pointues, en général militaires.
RECYCLAGE :
Il est extrêmement important du fait des difficultés de la mise en forme finale des pièces en titane qui ne peut être réalisée que par usinage. Les copeaux d'usinage, qui peuvent représenter jusqu'à 80 % de la consommation de titane, donnent des déchets qui sont soit recyclés pour produire des lingots, soit utilisés pour élaborer des ferro-alliages. Un procédé de "coulée 4C" (Cold Crucible Continuous Casting) permet le recyclage direct des copeaux. Dans un creuset sans fond, en cuivre refroidi à l'eau, le titane est fondu par induction, ce qui permet d'obtenir des lingots de 120 à 210 kg. En 2009, la France exporte une grande partie de ses déchets, elle est en tête des pays exportateurs (25 %), suivie du Royaume uni (24 %), de l'Allemagne (19 %) et du Japon (11 %) . En 2009, les Etats Unis ont consommés 25 700 t de titane recyclé.
Commerce extérieur de la France : - Importations de déchets, en 2010 : 394 t - Exportations de déchets, en 2010 : 3 610 t vers le Royaume Uni à 52 %, les Etats Unis à 39 %.
UTILISATIONS :
Secteurs d'utilisation : dans le monde, en 2008.
Energie, chimie 47 % Bâtiment 1 % Aéronautique 43 % Médical 1 % Sports et loisirs 6 % Autres dont lunettetie 2 % Source : http://aero2008.blogspot.com/2008/03/lavenir-de-lavion-par-les-avions-du_02.html Utilisations diverses :
- Le titane est un métal léger (4,5 g/cm3). Il est utilisé allié, principal alliage TA6V (6 % Al, 4 % V), en aéronautique, dans les cellules et les réacteurs.
Les ailes d'un Boeing 747 exigent 1 725 kg d'alliage pour une masse finale de 450 kg après mise en forme. L'A380 d'Airbus contient 9 % de son poids en titane, dans le bombardier furtif, F-22, la part du titane est de 39 %. Dans les réacteurs CFM-56 de la Snecma, est présent 1,2 t de titane soit 30 % de sa masse.
Il est également utilisé dans les voitures de formule 1 : par exemple une bielle en titane voit sa masse réduite de 60 %.
Il est employé dans la fabrication de divers objets tel que : montres, montures de lunettes (250 t/an en 2010 au Japon), corps d'appareils photo, clubs de golf, cadres de bicyclettes (sous forme d'alliage TA3V (3 % Al, 2,5 % V)), structure de fauteuils roulants.
- Il est utilisé pur ou faiblement allié (0,2 % de Pd) pour son excellente résistance à la corrosion, en particulier marine. Il est également insensible à la corrosion sous tension. Il est utilisé en milieu marin : condenseurs des centrales nucléaires côtières (150 t par condenseur), coques de sous-marins (Nautile), canalisations des usines de dessalement de l'eau de mer (jusqu'à 1300 t de Ti/usine). Les sous-marins russes de la classe Alpha utilisaient chacun 453 t de titane.
- Dans le bâtiment, il est employé, par exemple au Japon, comme matériau de toiture, le bâtiment représentant 9 % des utilisations dans ce pays. La façade du musée Guggenheim, à Bilbao en Espagne, est recouverte par 31 900 m2 de plaques de titane.
- Il conserve ses propriétés mécaniques à 4 K.
- Utilisations en chimie dans les réacteurs et cuves, crépines dans l'industrie de la pâte à papier, anodes pour l'électrolyse de NaCl. C'est, avec l'aéronautique, le principal secteur d'utilisation du titane.
- Prothèses médicales : l'alliage TA6V est le plus utilisé pour cette application, mais certains travaux ayant indiqué une possible toxicité du vanadium, des alliages expérimentaux sont envisagés pour y remédier : TiAl5Fe2,5; Ti-Nb ou Ti-Ta. Le titane des prothèses peut être recouvert d'apatite phosphocalcique de composition proche de celle des os. En France, l'ancienne entreprise Bioland à Toulouse (31), filiale de Landanger-Camus, qui produisait journellement 7 kg d'hydroxyapatite calcinée et réalisait des dépôts d'environ 150 mm d'épaisseur a été rachetée par Teknimed en 2001. Les entreprises productrices de prothèse en titane sont, en France : Ets Marle, Neuro France Implants et Groupe Lépine qui est le plus gros fabricant de prothèse de hanche en Titane en France. Chaque année, dans le monde, 1 000 t de titane sont implantées dans des corps humains.
- Alliages à mémoire de forme (AMF) : l'alliage TiNi (50/50 atomique) a été le premier alliage à mémoire de forme fabriqué industriellement, en 1969, par la société américaine Raychem (n°1 mondial dans ce domaine) pour des manchons de raccordement de tuyauterie dans les avions de combat F-14. En France, production par Mémométal, Nimesis Technology, AMF et Cétim.
Utilisation de composés du titane en dehors du dioxyde :
- TiCl4 : fumigène (formation à l'air atmosphérique d'oxychlorure de Ti4+, solide), utilisé pendant la 2ème guerre mondiale dans les combats navals du Pacifique.
- Nitrure de titane : matériau dur et ayant une couleur identique à celle de l'or. Il est utilisé comme revêtement, de montres de valeur, d'outils coupants, d'ailettes de turbines… Les dépôts sont réalisés, sous vide, par dépôt physique en phase vapeur (PVD).
Epuisement des ressources naturelles
- Planetoscope : La production de terres rares dans le monde