À Baotou, en Mongolie intérieure, le paysage est marqué par un lac noirci, vestige de l’industrie électronique moderne. Ce bassin n’est pas un simple plan d’eau : il concentre les déchets des raffineries de terres rares, ces minéraux devenus incontournables pour nos téléphones, batteries, et autres technologies du quotidien. Le cristal de bastnäsite-cérium, l’un des piliers de cette industrie, en dit long sur le paradoxe : indispensable aux innovations, il laisse derrière lui une empreinte environnementale toxique difficile à ignorer.
L’extraction des terres rares façonne la vie de Baotou et de ses 2,5 millions d’habitants. Les mines de Bayan Obo, situées à une centaine de kilomètres, alimentent une économie florissante, mais à quel prix ? Les conditions de travail rappellent parfois des récits dystopiques : maladies fréquentes, malformations chez les nouveau-nés, et des rumeurs persistantes autour de la radioactivité des matières premières. Même des artistes ayant tenté de transformer les boues du lac en objets décoratifs ont signalé la présence de métaux lourds et une activité radioactive non négligeable.
Sur Terre, ces « terres rares » n’ont de rare que le nom. Présentes un peu partout, elles se trouvent cependant dispersées, et leur extraction s’avère particulièrement polluante. La Chine, qui détient d’immenses gisements, reste pratiquement la seule à accepter d’en subir le coût humain et écologique. Trois minéraux concentrent la quasi-totalité de la production mondiale : la bastnäsite, la monazite et le xénotime.
Les trois minerais
La bastnäsite tire son nom d’une mine suédoise située à l’ouest de Stockholm. Elle est composée de carbone et de fluor, associés au cérium, au lanthane ou à l’yttrium, et renferme aussi du néodyme et du praséodyme. Les principaux gisements sont exploités à Mountain Pass (Californie), à Bayan Obo (Mongolie intérieure) et dans le Sichuan. Un détail qui compte : lors du traitement, le fluor libéré par la bastnäsite devient un poison redoutable.
La monazite, dont le nom signifie « solitaire » en grec, est un phosphate radioactif. On y trouve du cérium, du lanthane, du néodyme, du samarium, mais aussi du thorium et de l’uranium en quantités notables. Extraite principalement au Brésil, en Afrique du Sud et en Inde, la monazite a été largement remplacée par la bastnäsite, moins radioactive. Néanmoins, le thorium qu’elle contient intéresse ceux qui planchent sur des projets de réacteurs nucléaires alternatifs.
Le xénotime, autre phosphate, se distingue par sa rareté et sa richesse en yttrium, ainsi qu’en terres rares lourdes (gadolinium, dysprosium, terbium, erbium, ytterbium…). On le récupère surtout dans les mines d’étain en Malaisie. Comme la monazite, il renferme du thorium et de l’uranium, ce qui le rend potentiellement dangereux.
Un cristal de bastnäsite-cérium. Crédit : Robert M. Lavinsky//Wikimedia Commons 
Un cristal de xénotime en compagnie de rutile (titane). Crédit : Robert M. Lavinsky//Wikimedia Commons 
Un cristal de monazite-cérium (orange), enchâssé dans du quartz (blanc). Crédit : Robert M. Lavinsky//Wikimedia Commons
Extraire les éléments utiles de ces minerais nécessite plusieurs opérations bien rodées. Voici comment l’industrie s’y prend, étape par étape. Le principe n’a rien d’inaccessible, mais il faut garder le fil car la complexité monte vite.
Enrichissement
Au sortir de la mine, le minerai regorge d’impuretés. L’opération d’enrichissement vise à maximiser la concentration en terres rares. Tout commence par un broyage en deux temps. D’abord, un concasseur à mâchoires réduit la roche en gravier d’environ 1 centimètre. Cette étape se déroule sur place, à la mine. Puis, le gravier passe dans un broyeur à boulets : un tambour rempli de billes métalliques qui pulvérisent la matière jusqu’à obtenir une poudre fine, de l’ordre de 40 à 100 micromètres, soit à peine la taille d’une cellule végétale.
Un concasseur à mâchoires, ici un Lokotrack LT105. Crédit : Bob Adams//Flickr
On obtient ainsi une boue épaisse, chargée de particules. Pour isoler les terres rares, on recourt à la flottaison : la boue est versée dans un bassin, où de fines bulles d’air sont injectées. À ce stade, on ajoute deux catégories de produits chimiques. Les dépresseurs agrippent les minéraux indésirables et les entraînent au fond, tandis que les collecteurs s’accrochent aux particules de terres rares, qui se laissent alors porter à la surface par les bulles d’air.
Dans le cas de la bastnäsite, les dépresseurs utilisés sont principalement l’acide phosphorique (également présent dans les sodas) et certaines formes d’acides dicarboxyliques (famille des acides aminés). Les collecteurs, eux, vont du silicate de sodium (irritant, utilisé dans les détergents), à l’hexafluorosilicate de sodium (toxique, mais utilisé pour le fluorage de l’eau potable), en passant par le sulfonate de lignine (innocent, répandu sur les routes pour limiter la poussière).
À ces méthodes s’ajoute la séparation magnétique, précieuse pour la monazite et le xénotime, car plusieurs de leurs composants réagissent aux aimants. On peut aussi utiliser la séparation par gravité, proche de la centrifugation, mais elle s’avère moins performante pour isoler les plus fines particules.
Une fois l’enrichissement terminé, arrive le moment de la déshydratation. On laisse la boue minérale se décanter, puis on la sèche pour obtenir une poudre concentrée.
Crédit : Mickey//Flickr
Traitement chimique
À présent, la poudre obtenue doit être affinée chimiquement pour atteindre une pureté de 90 % en terres rares. Deux voies existent : l’attaque acide ou le traitement basique. Les réactifs employés, acide sulfurique, chlorhydrique, nitrique, soude caustique, cristaux de soude, sont courants dans l’industrie et même dans certains usages domestiques.
Ce qui rend l’étape si préoccupante, ce n’est pas tant la dangerosité des produits que la libération de substances nocives contenues dans le minerai. Regardons de plus près comment cela se passe pour la monazite et la bastnäsite.
Monazite
Pour la monazite, la méthode la plus ancienne consiste à la baigner dans de l’acide sulfurique concentré, puis à chauffer le tout pendant plusieurs heures, entre 120 et 300°C selon les procédés. On agite jusqu’à obtenir une pâte épaisse, que l’on laisse ensuite refroidir à 70°C en ajoutant de l’eau. Cette pâte trempe une bonne journée avant d’être filtrée.
Le liquide surnageant, une sorte de « jus de monazite », est séparé des résidus solides (silicium, titane, zirconium, etc.). Ce jus, très acide, est neutralisé à l’ammoniaque. Par étapes successives, on voit alors se former au fond du récipient un résidu de phosphate de thorium (radioactif, mis au rebut), un concentré de terres rares (conservé), puis un concentré d’uranium (lui aussi radioactif, à éliminer).
Une technique plus récente et performante consiste à faire cuire la monazite dans un bain de soude caustique à 140°C, puis à refroidir la pâte obtenue à 100°C avec de l’eau. Ce procédé permet de récupérer le phosphate libéré, valorisé à des fins industrielles. Ensuite, un ajout d’acide chlorhydrique extrait le lanthane. Restent alors des boues de thorium, titane et zirconium, toujours très toxiques et radioactives.
Bastnäsite
La bastnäsite, elle, est soumise à un grillage avec de l’acide sulfurique à plus de 100°C. Ce traitement libère, en particulier, le fluor sous forme de vapeurs très nocives.
L’acide fluorhydrique produit à cette occasion réagit dangereusement avec le calcium, omniprésent dans le corps humain. En inhaler peut causer un œdème pulmonaire ou une cécité. Une simple exposition cutanée suffit à provoquer des atteintes nerveuses, voire à s’attaquer aux os ou entraîner un arrêt cardiaque. La toxicité de ce processus n’est donc pas une vue de l’esprit.
Processus de séparation
Après ce passage obligé par des bains chimiques et des dégagements toxiques, on se retrouve avec un mélange de terres rares encore indissociables. Ces éléments, très similaires sur le plan chimique, doivent à présent être séparés un à un.
Pour cela, on utilise des solvants spécifiques. La plupart ne posent pas trop de problèmes environnementaux, sauf ceux contenant du fluor, qui peuvent générer de l’acide fluorhydrique. Prenons l’yttrium : il est extrait à l’aide d’acide naphténique, connu pour être le « na » du napalm, un résidu dont la pollution laisse des traces dans les régions d’extraction pétrolière.
On peut voir ce procédé comme une vinaigrette improvisée. Imaginez verser de la moutarde dans du vinaigre, puis ajouter l’huile : les deux phases ne se mélangent pas, et si l’on attend, elles se séparent. Les solvants agissent comme l’huile, les terres rares comme la moutarde : chaque élément préfère son propre solvant, ce qui permet de les isoler en répétant l’opération avec différents produits.
Huile d’olive.
Chaque cycle d’extraction permet de récupérer une terre rare précise, qui pourra ensuite être exploitée industriellement. L’yttrium et le cérium rejoignent les écrans OLED, le néodyme et le praséodyme deviennent des aimants pour enceintes et moteurs. On comprend mieux pourquoi nos smartphones n’exhalent pas une odeur de soufre, quand on sait tout ce qu’ils contiennent de métaux passés par ces traitements radicaux.
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Le parcours des terres rares, de la mine au circuit imprimé, laisse une empreinte durable. À chaque étape, on mesure la tension entre progrès technologique et ravages invisibles. Reste à savoir si demain, nous saurons extraire sans dévaster, ou si les lacs noirs de Baotou finiront par déborder jusque dans nos vies connectées.
