Substances critiques et stratégiques

La criticité des métaux est un sujet complexe qui a fait l'objet de nombreux travaux depuis une dizaine d'années. C'est une notion variable dans le temps qui s'exprime selon deux axes : la disponibilité de la substance et son importance économique.
Le BRGM mène des travaux pour fournir des éléments de détermination de l'exposition de la France aux risques pesant sur les approvisionnements en chacune des substances investiguées et leur importance pour l'économie française. Le résultat des ces travaux se présente sous deux formats : des "monographies" détaillées, et des "fiches de criticité" plus synthétiques.

Sommaire

Turboréacteur CFM56 contenant du rhénium © Michael Krahe, Wikipédia
Substance rare, stratégique ou critique ?
La terminologie utilisée dans les médias peut parfois porter à confusion : faut-il parler de substance rare, stratégique, critique ? Pourquoi les expressions "terres rares" et "métaux précieux" désignent-elles autre chose ?
La terminologie
Cobalt
Les analyses par substance
A la demande du ministère en charge des mines et des matières premières, le BRGM réalise depuis 2010 des monographies relatives à des métaux potentiellement stratégiques pour l'économie française. Depuis 2015, des fiches de criticité sont également élaborées par le BRGM sous la conduite du Comité pour les métaux stratégiques (COMES).
Revues de l'offre et fiches de criticité
Matrice de criticité
Politiques publiques et méthodologie en matière de criticité
La criticité des métaux est un sujet complexe qui a fait l'objet de nombreux travaux depuis une dizaine d'années. C'est une notion variable dans le temps qui s'exprime selon deux axes : la disponibilité de la substance et son importance économique.
Méthodologie de la criticité
Des minéraux indispensables pour l'industrie pharmaceutique

Substance rare, stratégique ou critique ?

La terminologie utilisée dans les médias peut parfois porter à confusion : faut-il parler de substance rare, stratégique, critique ? Pourquoi l'expression "Terres rares" et "métaux précieux" désignent-ils autre chose ?

Métal rare : Ce terme peut recouvrir des significations variables selon les contextes:

  • d'un point de vue géologique, il s'agit d'un métal dont l'abondance moyenne et/ou la disponibilité (capacité à se concentrer en gisements) est faible dans la croûte terrestre (exemple : le cérium, la plus abondante des terres  rares, constitue 0,006 % de la croute terrestre : rare ou pas ?) ;
  • dans certains usages journalistiques, le terme désigne un métal peu employé dans un secteur industriel grand public ou en très faibles quantités.

Métal stratégique : métal indispensable à la politique économique d'un État, à sa défense, à sa politique énergétique ou à celle d'un acteur industriel spécifique (exemple : métaux pour la transition énergétique).

Métal critique : métal aux propriétés remarquables pouvant entrainer des impacts industriels ou économiques négatifs importants liés à un approvisionnement difficile, sujet à des aléas.

ATTENTION, les éléments du groupe des "terres rares", un faux ami

Les terres rares sont un groupe de 15 à 17 métaux selon les auteurs, composés des 15 lanthanides, auxquels peuvent être ajoutés l’yttrium et plus rarement le scandium. Elles ont été identifiées et séparées progressivement entre 1794 et 1907. Le mot terre renvoie à une substance non décomposée car non réductible par le charbon (aspect terreux), ce qui était le cas de l’Yttria (1794) et de la Ceria (1803) avant qu’elles n’aient pu être réduites en métal. De plus, aux 18ème et 19ème siècles, l’Yttria et la Ceria étaient beaucoup plus rares que les autres terres comme la chaux, la magnésie ou encore l’alumine. Le nom de terres rares induit souvent en erreur puisqu’on sait aujourd’hui que la somme de tous ces métaux représente 0,026% de la croûte terrestre, loin devant le nickel (0,008%), le zinc (0,007%) et l’argent (0,0000075%) et ne sont donc pas si rares. Ce qui est plus rare et localisé en revanche, c’est de les trouver en concentrations naturelles à des niveaux économiquement exploitables.

Salar d'Uyuni, désert de sel et plus grand gisement mondial de lithium (Bolivie)

Les analyses par substance

A la demande du ministère en charge des mines et des matières premières, le BRGM réalise depuis 2010 des monographies relatives à des métaux potentiellement stratégiques pour l'économie française. Depuis 2015, des fiches de criticité sont également élaborées par le BRGM sous la conduite du Comité pour les Métaux Stratégiques (COMES).
Substance Panorama du marché ou revue de l'offre Fiche de synthèse Fiche de criticité
Antimoine (Sb) Panorama du marché 2011 Fiche de synthèse 2012 Fiche de criticité Sb 2015
Argent (Ag) - - Fiche de criticité Ag 2017, 2021
Béryllium (Be) Panorama du marché 2010 Fiche de synthèse 2011 Fiche de criticité Be 2016
Cadmium (Cd) - - Fiche de criticité Cd 2019
Chrome (Cr) - - Fiche de criticité Cr 2017
Cobalt (Co) Panorama du marché 2013 - Fiche de criticité Co 2015, 2017, 2021 
Cuivre (Cu) Revue de l'offre 2019 - Fiche de criticité Cu 2018
Etain (Sn) - - Fiche de criticité Sn 2017
Gallium (Ga) Panorama du marché 2010 Fiche de synthèse 2011 Fiche de criticité Ga 2016
Germanium (Ge) Panorama du marché 2010 Fiche de synthèse 2011 Fiche de criticité Ge 2015
Graphite (C) Panorama du marché 2011 Fiche de synthèse 2012 Fiche de criticité C 2016
Hafnium (Hf) - - Fiche de criticité Hf 2018
Indium (In) - - Fiche de criticité In 2017
Iridium (Ir) - - Fiche de criticité Ir 2020
Lithium (Li) Panorama du marché 2011 Fiche de synthèse 2012 Fiche de criticité Li 2017
Molybdène (Mo) Panorama du marché 2010 Fiche de synthèse 2011 Fiche de criticité Mo 2016, 2020
Nickel (Ni) - - Fiche de criticité Ni 2016
Niobium (Nb) Panorama du marché 2010 Fiche de synthèse 2011 Fiche de criticité Nb 2016
Platinoïdes Panorama du marché 2012 -

Fiche de criticité Pt 2015, 2017

Fiche de criticité Pd 2015, 2017

Fiche de criticité Rh 2018

Fiche de criticité Ru 2020

Fiche de criticité Ir 2020

Rhénium (Re) Panorama du marché 2010 Fiche de synthèse 2011 Fiche de criticité Re 2016, 2020
Scandium (Sc) - - Fiche de criticité Sc 2017
Sélénium (Se) Panorama du marché 2010 Fiche de synthèse 2011 Fiche de criticité Se 2019
Silicium métal (Si) - -

Fiche de criticité Si 2019

Criticality assessment Si 2019

Tantale (Ta) Panorama du marché 2011 Fiche de synthèse 2012 Fiche de criticité Ta 2015, 2020
Tellure (Te) Panorama du marché 2010 Fiche de synthèse 2011 Fiche de criticité Te 2018
Terres rares Panorama du marché 2014 -

Fiche de criticité Dy 2016

Fiche de criticité Nd 2015

Titane (Ti) - - Fiche de criticité Ti 2017
Tungstène (W) Panorama du marché 2011 Fiche de synthèse 2012 Fiche de criticité W 2015, 2017
Vanadium (V) - - Fiche de criticité V 2018
Zirconium (Zr) - - Fiche de criticité Zr 2018

Panoramas du marché

Les "monographies", encore appelées "panoramas du marché", analysent la filière liant les ressources géologiques aux produits industriels et aux biens de consommation. Les résultats contribuent à déterminer l'exposition de la France aux risques pesant sur les approvisionnements en chacune de ces substances et leur importance pour l'économie française.

Ces panoramas passent en revue :

  • l'état de la demande : revue des usages, quantification de la consommation mondiale et de son évolution récente, anticipation de son évolution prochaine possible, possibilités et perspectives de substitution ;
  • l'état de l'offre : inventaire des ressources connues, des productions, et des sources d'approvisionnement primaires et secondaires, en France et dans le monde, présentation de son évolution récente et évaluation de son évolution prochaine possible, possibilités, réalités et perspectives de recyclage ;
  • les prix et leur évolution ;
  • l'identification des principaux acteurs français, européens et mondiaux ;
  • une évaluation de la criticité de la substance pour l'industrie française.

Ces panoramas de substances sont des outils d'aide à la décision tant pour les industriels que pour les pouvoirs publics.

Depuis 2019, de nouvelles études sont en cours visant à développer la compréhension du marché de métaux stratégiques à travers leur chaîne d'approvisionnement. Elles se focalisent sur le volet "offre" du marché, tant primaire (mine) que secondaire (recyclage), en commençant par le zinc.

Fiches de criticité

En complément, depuis 2015 et sous la conduite du COMES, des fiches de criticité sont élaborées. Elles sont destinées à mettre à disposition des acteurs économiques, des responsables politiques et administratifs, des chercheurs et des enseignants, des médias, ainsi que du public un ensemble élargi de données et d’informations relatives aux chaînes de valeur de matières premières minérales. L’objectif poursuivi est d’offrir une information aussi factuelle que possible, détaillant les aléas pouvant affecter les chaînes de valeur industrielles dépendant de chaque matière première minérale étudiée qui présentent une importance particulière du point de vue de l’économie française.

Une notice méthodologique explicite chacun des champs retenus. Chaque champ est qualifié par ses sources ainsi que par sa date d'actualisation et par tout commentaire paraissant pertinent pour l’utilisation des fiches.

Les informations proviennent des monographies substances produites ces dernières années par le BRGM et de sources publiques exploitées par le BRGM dans le cadre de ses missions d'intelligence économique pour le compte du ministère chargé des matières premières. Les données chiffrées sont issues des meilleures sources ouvertes de données, internationalement reconnues. Certaines sont gratuites, d’autres ne sont accessibles que sur abonnement. Malgré de nombreux efforts au plan international, il s’avère que les statistiques internationales souffrent d'un manque de fiabilité liées à de multiples facteurs qui sont décrits dans l'avertissement associé à chaque fiche. Les chiffres doivent le plus souvent être considérés comme des ordres de grandeur, ce sont les évolutions temporelles, les dynamiques qui traduisent le mieux les marchés et leurs évolutions. En cas d’enjeux économiques importants pour une entreprise, il est fortement recommandé de faire appel à une ou plusieurs expertises externes. 

Le COMES, par une revue à minima annuelle, s'efforce d'actualiser les informations. Les lecteurs sont invités à communiquer au BRGM (contact) toutes réactions ou suggestions sur cette base d'information.

    La version publique de ces documents, téléchargeable ci-dessus, est destinée à une large diffusion dans un but de sensibilisation des acteurs de l'économie et d'information générale.

    Pour plus d'informations sur la méthodologie d'élaboration des fiches, téléchargez la notice méthodologique

    Coulée de fonderie

    Politiques publiques et méthodologie en matière de criticité

    La criticité des métaux est un sujet complexe qui a fait l'objet de nombreux travaux depuis une dizaine d'années. C'est une notion variable dans le temps qui s'exprime selon deux axes : la disponibilité de la substance et son importance économique. Elle se traduit la plupart du temps par un signal prix qui incite les acteurs économiques à prendre des dispositions pour en atténuer les effets, soit en augmentant la disponibilité (nouvelles ressources) soit en réduisant les besoins (changements technologiques). Dans ce contexte la connaissance et la compréhension de la chaine de valeurs de chaque substance revêt une importance particulière pour l'anticipation des besoins.
    Le cours des métaux, un marqueur des crises

    Le cours des métaux, un marqueur des crises

    © Jean-François Labbé, BRGM

    Prise de conscience de la criticité des métaux

    Le suivi au cours du temps de l'évolution des prix des métaux de base est un bon indicateur du climat économique global. Les acteurs économiques, industriels ou étatiques, peuvent se trouver confrontés à des difficultés d'approvisionnement en matières premières. Ils peuvent donc être amenés à prendre de nouvelles dispositions en jouant sur deux leviers:

    • augmenter la disponibilité des ressources. Suite au 1er choc pétrolier, l'Etat français a ainsi lancé les ambitieux programmes "Plan Cuivre" et "Inventaire Minier National"; 
    • réduire les besoins, en choisissant de substituer les substances problématiques par d'autres, procédant ainsi à un changement technologique.

    Depuis le milieu des années 2000 et l'essor de la croissance économique chinoise, la très forte augmentation des prix des métaux a permis le développement de diverses initiatives visant à évaluer la criticité des matières premières minérales:

    • 2007 : Plusieurs études sur les matières premières minérales critiques pour l'économie des Etats-Unis (étude de l'USGS, étude du NRC, étude du Ministère de l'Energie, ...);
    • 2007 : création de l'International Resource Panel par le PNUE (Programme des Nations Unies pour l'Environnement), qui a publié depuis 2009 une succession de rapports sur la criticité des métaux, leur recyclage, leur potentiel de substitution, etc.
    • 2008 : adoption par la Commission Européenne de la "Raw Material Initiative" pour définir une stratégie sur la problématique de l'accès de l'UE aux matières premières. Publication de "Listes de Matières Premières Critiques". Une première version, élaborée en 2009-2010, a été publiée en juillet 2010. Elle a été suivie de 3 mises à jour, l'une publiée en mai 2014, l'autre en septembre 2017 et la dernière en septembre 2020.

    La prise de conscience de la dépendance et de la vulnérabilité de la France pour ses approvisionnements en matières premières minérales s'est traduite par quelques initiatives fortes, parmi lesquelles:

    • Janvier 2010 : Lancement d'un "Plan d'Action pour les métaux stratégiques", concrétisé par la réalisation de panoramas sur les marchés des métaux mineurs, à commencer par le gallium, le germanium, le niobium, et les terres rares avec une évaluation de leur criticité (BRGM) ; 
    • 24 janvier 2011 : Création du comité pour les métaux stratégiques, chargé "d'assister le ministre chargé des mines dans l'élaboration et la mise en œuvre de la politique de gestion des métaux stratégiques, en vue de renforcer la sécurité d'approvisionnement nécessaire à la compétitivité durable de l'économie" ;
    • 2012 : Lancement du programme de "Réévaluation du potentiel  ;minier français", à travers une reprise des données acquises lors de l'Inventaire Minier National
    • 2013 : Création du "Comité Stratégique de Filière (CSF) des industries extractives et de première transformation", maintenant "Mines et métallurgie" depuis 2019.

    De nombreuses autres études et revues de criticité des matières premières minérales sont également réalisées à travers le monde, comme au Royaume-Uni (BGS), en Allemagne (BGR, Fraunhofer Institute) ou encore au Japon.

    Ces dernières années, ces travaux s'intéressent de plus en plus aux nouvelles demandes en ressources minérales induites par la transition énergétique. C'est notamment le cas de l'Agence Internationale de l'Energie (étude de mai 2021), ou encore de la Banque Mondiale (étude de mai 2020).

    Comment évaluer la criticité d'une substance ?

    Pour un acteur économique industriel ou étatique, la criticité d'une substance minérale s'apprécie classiquement selon deux axes :

    • Les risques pesant sur les approvisionnements ("Supply Risk", SR) : quels sont les risques pesant sur la pérennité et la suffisance des approvisionnements ?
    • L'importance économique ("Economic Importance", EI), reflétant la vulnérabilité de l'économie à une éventuelle pénurie d'approvisionnement – qui se traduirait par une envolée des prix –, voire à une rupture d'approvisionnement.

    Pour l'US National Research Council (2007) ou la Commission Européenne (2010), un métal ou un minéral est "critique" s'il est à la fois essentiel dans son usage et sujet à d'éventuelles restrictions d'approvisionnement. De très nombreuses études ont été menées ces dernières années sur cette criticité, et continuent à être publiées, aussi bien de la part des institutions que de la part de certaines entreprises. Il existe diverses variantes d'évaluation de la criticité des matières premières minérales (MPM), mais toutes en général convergent sur l'analyse de ces deux paramètres.

    Différentes approches de la criticité

    Une première approche, notamment utilisée par la Commission européenne ou par le BRGM, définit des seuils tant sur les risques pesant sur les approvisionnements que sur l'importance économique de la substance, au delà desquels celle-ci est jugée critique. Cette approche est dichotomique : la substance est critique, ou non-critique. Une autre approche, graduelle, classe les substances plus critiques les unes par rapport aux autres. C'est notamment le cas de la méthodologie américaine.

    Evaluation de la criticité : approches binaire et graduelle

    Evaluation de la criticité : approches binaire et graduelle

    © BRGM

    D'autre part, l'évaluation de la criticité d'une substance est très dépendante du périmètre pris en compte dans l'étude. Ainsi, l'étude menée à l'échelle de l'Union Européenne ou des Etats-Unis englobe des enjeux économiques et politiques extrêmement larges. Les "listes de substances critiques" ainsi produites auront, elles-aussi, des impacts économiques et politiques extrêmement forts. A un autre niveau, les entreprises peuvent elles-aussi mener des études internes sur la criticité des matières premières dont elles s'approvisionnent. Les résultats peuvent être extrêmement divergents de ceux publiés par la Commission Européenne par exemple, dans la mesure où une substance peut apparaître absolument indispensable et non-substituable dans un procédé industriel. Ces approches internes aux entreprises présentent des enjeux de compétitivité.  

    Evaluation de la criticité : approches de l'UE et de Renault

    Evaluation de la criticité : approches de l'UE et de Renault

    Evaluation de la criticité pour le World Materials Forum, 2020

    Evaluation de la criticité pour le World Materials Forum, 2020

    World Materials Forum, BRGM, CRU, McKinsey

    Une autre approche est développée par le World Materials Forum. La méthodologie se base sur la définition de 6 critères d'évaluation de la criticité:

    • Le nombre d'années de réserves connues
    • L'incertitude sur l'approvisionnement
    • L'exposition aux changements politiques sur l'approvisionnement
    • Le taux de recyclage
    • La vulnérabilité à l'absence de substitution

    L'évaluation, renouvelée tous les ans et présentée lors du Congrès du World Materials Forum à Nancy, est réalisée par le BRGM, CRU et McKinsey. Cet outil, principalement à destination des industriels, permet un suivi dynamique des niveaux de risque à l'échelle mondiale.

    Risques sur les approvisionnements

    Choix des paramètres d'évaluation de la criticité : les risques sur les approvisionnements

    © BRGM

    Quels paramètres choisir pour évaluer la criticité d'une substance ?

    Pour un acteur économique ou une économie, la criticité d'une substance minérale s'apprécie selon deux axes : les risques d'approvisionnement et l'impact économique.

    L'impact économique est du ressort des entreprises et s'évalue en appréciant principalement les conséquences d'une rupture totale de l'approvisionnement et en calculant la sensibilité du coût de revient à l'évolution des prix. Cependant, la complexité des systèmes et des filières de production spécifiques à chaque sous-système (par exemple un pot catalytique dans une voiture), le développement généralisé de chaînes de sous-traitance à multiples niveaux et la banalisation des concepts de « juste à temps » et de « zéro stock » font que beaucoup d’industriels produisant un produit fini n’ont qu’une visibilité, voire une connaissance, très limitée des métaux et ou des ressources minérales entrant dans leur composition, c'est le premier facteur de risque.

    Les risques d'approvisionnement se distribuent sur toute la chaîne de valeur. Celle-ci commence avec la découverte géologique d’une ressource valorisable, puis sa mise en exploitation pour aboutir à la production et la commercialisation d’un produit qui peut être un système parfois très complexe, tel qu’un avion ou une voiture, comportant donc de nombreux sous-ensembles. Chaque maillon de la chaine de valeur est appréhendé afin d'analyser les risques qui pèsent sur cette phase. Les risques sont nombreux, comme l'illustre le schéma ci-contre. Le potentiel de recyclage et de substitution peuvent mitiger les risques de disponibilité des produits miniers et s'inscrit dans la démarche positive de l'économie circulaire

    Au-delà de ces facteurs, le facteur temporel doit être pris en compte. La flexibilité de l'offre minière pour répondre à une éventuelle forte hausse de la demande (en cas d'évolutions technologiques par exemple) est limitée par les délais nécessaires pour mettre en œuvre de nouveaux projets miniers, qui est en moyenne de 10 à 20 ans. Ces décalages inévitables contribuent à la volatilité et à une certaine cyclicité des prix, lesquelles sont par ailleurs amplifiées par la spéculation.