Dans mon article sur l’impact écologique de la voiture électrique j’ai uniquement chiffré l’émission de CO² la partie « Extraction » des métaux qui composent la batterie et le moteur. Mais cela m’a fait prendre conscience des nombreuses autres pollutions (de l’air, de l’eau et du sol) générées par l’ensemble des étapes de fabrication des métaux industriels.
Dire qu’une voiture électrique pollue moins qu’une thermique est FAUX.
Si on compare les deux uniquement sur les émissions de CO² l’électrique pollue moins (seulement à partir de 40000km environ) mais on néglige alors toutes les autres pollutions lié aux métaux utilisés pour la fabrication du moteur et de la batterie électrique.
En effet, on y retrouve de nombreux métaux qui, pour être utilisable dans le domaine de l’industrie, nécessite :
- Extraction
- Broyage et tri des minéraux
- Concentration
- Affinage ou Raffinage (selon les métaux)
- Transport
- Transformation
Mon objectif est donc de quantifier toutes les pollutions générées par les étapes ci-dessus, et cela pour chaque métal utilisé dans le moteur et la batterie.
En voici la liste :
- Cuivre (146kg : en moyenne 90kg pour le moteur et 56kg pour la batterie)
- Nickel (70% du poids de la batterie)
- Cobalt (10% du poids de la batterie)
- Manganèse (10% du poids de la batterie)
- Lithium (10% du poids de la batterie)
Je vous propose donc encore une fois l’exposé et le résumé de mes recherches avec toutes les sources.
Important : cet article est encore en cours de rédaction.
Rareté géochimique
La matière récupérée quand on creuse dans une mine est un minerai composé de plusieurs éléments chimiques. Chaque type de mine extrait donc de nombreux métaux différents, souvent très toxiques.
Ci-dessous un graphique représentant tous les éléments chimiques imbriqués avec le minerai selon le type de mine.
Au centre du graphique les éléments chimiques principaux recherchés.
Dans l’ordre horaire : Aluminium (Al), Titane (Ti), Fer (Fe), Nickel (Ni), Cuivre (Cu), Plomb (Pb), Etain (Sn), Platine (Pt), Or (Au).
Autour, on y retrouve des éléments super sympa tel que : l’antimoine (Sb), l’arsenic (As), le mercure (Hg), le plomb (Pb), etc… Des poisons extrêmement dangereux.
1. Cuivre
Le raffinage du cuivre entraîne une consommation importante d’énergie et d’eau, en particulier due à la diminution de la concentration des gisements.
Source : Le cuivre dans la transition énergétique : un métal essentiel, structurel et géopolitique ! (IFP Energies Nouvelles)
Cette activité génère également de nombreux déchets et pollutions :
- Pollution atmosphérique par les poussières et rejets gazeux d’oxyde de soufre
- Accumulation de déchets solides comme les sulfites
- Contamination des sols et des eaux par les métaux lourds et dérivés soufrés
- Production d’effluents liquides à haute teneur en acide sulfurique
Source : L’enjeu du cuivre (Futura Sciences)
Désormais j’ai une vision exhaustive des impacts du raffinage du cuivre et je vais pouvoir lister tous les points à creuser pour essayer d’avoir des chiffres :
- Consommation d’eau
- Production de :
- Acide sulfurique
- Métaux lourds
- Produits chimiques
Malgré plusieurs jours de recherche je peine à trouver des chiffres officiels de moyenne mondiale. La plus grande mine de cuivre du monde est la mine d’Escondida, au Chili. J’arrive à trouver pas mal de sources fiables à son sujet donc je prendrais les chiffres de cette mine quand je n’aurais pas trouver de moyenne mondiale fiable.
Consommation d’eau (40,136 m³/t)
La mine Escondida, la plus grande mine de cuivre au monde, utilise une quantité considérable d’eau pour ses opérations. Selon les informations disponibles, la mine est autorisée à pomper 1 400 litres d’eau par seconde du sol. Pour calculer la quantité annuelle :1 400 litres/seconde * 60 secondes * 60 minutes * 24 heures * 365 jours = 44 150 400 000 litres par an.
Cela équivaut à environ 44,15 milliards de litres d’eau par an.
Source : Institut de Relations Internationales et Stratégiques – Cuivre : quel avenir pour ce métal essentiel à la transition énergétique ?
Sachant que cette mine produit 1,1 millions de tonnes de cuivre par an, je peux déduire que pour produire une tonne de cuivre il faut consommer 40,136 tonnes d’eau soit 40 136 litres où 40,136 m³.
Pour info ce chiffre vient du calcul suivant :
44,15 milliards de litres = 44,150 million de tonnes (ou m³)
44,150 / 1,1 = 40,136 m³ d’eau consommée par tonne de cuivre produite
Acide sulfurique (2,7 tonnes/t)
Le processus de raffinage du cuivre génère une quantité importante de dioxyde de soufre (SO2), qui est ensuite converti en acide sulfurique.
Le SO2 est produit à plusieurs étapes du raffinage du cuivre :
- Grillage : Les minerais sulfurés sont partiellement oxydés, libérant du SO2.
- Fusion pour matte : L’oxydation se poursuit à des températures plus élevées, produisant davantage de SO2.
- Conversion : La matte liquide est oxydée, générant encore plus de SO2 selon les réactions :
Cu2S + 3/2 O2 = Cu2O + SO2
2 Cu2O + Cu2S = 6 Cu + SO2
Source : Fiche élément du Cuivre (L’élémentarium)
En moyenne dans le mode, on produit 2,7 tonnes d’acide sulfurique par tonne de cuivre.
Métaux lours
Sélénium (200 g/t)
Cet élément chimique est très toxique pour la vie. Une pollution par le sélénium peut faire diminuer la biomasse jusqu’à 72 % chez certaines espèces de poissons. Le seuil de toxicité dans l’environnement varie selon le contexte et l’espèce. Un seuil est actuellement établi à environ 3-4 µg/g pour les sédiments, le sol et l’eau.
Source : Sélénium (Wikipédia)
La teneur moyenne du Sélénium dans les mines de cuivre est 0,005%, soit 1 kg de sélénium pour 5 tonnes de cuivre produit, soit 200 g de Sélénium par tonne de cuivre.
Source : Plaquette substance Sélénium (Portail français des ressources minérales)
Tellure (33 g/t)
Selon les données disponibles, la production de tellure par tonne de cuivre produite varie légèrement selon les sources, mais on peut estimer une fourchette :
- Environ 65 g de tellure sont produits par tonne de cuivre traitée, mais parfois la moitié est récupérée.
- Une estimation plus conservative indique qu’environ 1 kg de tellure est produit pour 1000 tonnes de cuivre, soit 1 g de tellure par tonne de cuivre.
Sources :
- Tellure (CNRS)
- Plaquette substance Tellure
(Portail français des ressources minérales)
Il est important de noter que ces chiffres concernent principalement la production de tellure issue de la filière pyrométallurgique du cuivre, qui représente environ 90% de la production totale de tellure. La récupération du tellure n’est généralement pas possible avec les procédés hydrométallurgiques.
De plus, il faut souligner que toutes les raffineries de cuivre ne récupèrent pas systématiquement le tellure des boues anodiques, ce qui peut expliquer les variations dans les estimations de production.
Je vais donc coupé la poire en deux et estimé qu’en moyenne dans le monde, les mines de cuivre produisent 33 g de Tellure par tonne de cuivre.
Bismuth
Source : Bismuth (Wikipédia)
Argent
Source : Argent (Wikipédia)
Rhénium (…)
Source : Rhénium (Wikipédia)
Cobalt (…)
Source : Cobalt (Wikipédia)
Molybdène (…)
Source : Molydbène (Wikipédia)
Bilan pour le cuivre
Pour 1 tonne de cuivre :
- Eau : 40,136 m³
- Acide sulfurique : 2,7 tonnes
- Sélénium : 200 g
- Tellure : 33 g
- …
2. Nickel
La production de nickel à des fins industrielles génère plusieurs types de pollution, affectant l’air, l’eau et le sol :
Pollution de l’air
Les opérations d’extraction et de traitement du nickel émettent des gaz à effet de serre, contribuant ainsi au changement climatique.
La pollution de l’air à proximité des mines de nickel peut provoquer des problèmes respiratoires, de l’asthme, de la toux et des difficultés respiratoires pour les communautés avoisinantes.
Sources :
- Nickel emission (Carbon Chain)
- Nickel mining impacts on health and environment (Amnesty International)
Pollution de l’eau
Les métaux lourds provenant des mines de nickel contaminent les cours d’eau, nuisant à la vie aquatique et à la santé publique.
Les communautés situées à proximité des mines de nickel signalent une baisse de la qualité de l’eau, les sources d’eau douce prenant une teinte « rouge-brun ».
La production de nickel peut entraîner une pollution de l’eau par le drainage minier acide et le rejet de produits chimiques toxiques.
Sources :
- Nickel – a mineral with a challenging role in clean tech (International Energy Forum)
- Indonesian nickel project harms environment and human rights (Mongabay)
Pollution des sols et des écosystèmes
L’extraction du nickel entraîne la déforestation et la destruction de l’habitat, ce qui a un impact sur la biodiversité et accroît les risques d’érosion.
La production de résidus et de stériles provenant de l’exploitation du nickel a augmenté, ce qui présente des risques pour l’environnement.
Le défrichage des terres pour les mines de nickel contribue aux émissions de carbone de la biomasse, qui sont souvent négligées dans la comptabilisation du carbone.
Sources :
- Nickel mining a serious concern for climate action (University Of Queensland)
- Nickel: Supply Risks and ESG Issues (ISS Governace)
Contamination des sols
La contamination par les métaux lourds provenant des mines de nickel affecte la chaîne alimentaire, exposant potentiellement les communautés à des risques sanitaires.
Les zones agricoles situées à proximité des mines de nickel peuvent connaître une baisse de rendement des cultures en raison de la pollution des sols.
Sources : Nickel mining impacts on health and environment (Amnesty International)
Impact environnemental général
L’extraction et le traitement du nickel contribuent à la destruction des écosystèmes, affectant à la fois les environnements terrestres et aquatiques.
Mais dans quelle proportion? Maintenant que j’ai identifié tous les impacts je dois les quantifier.
Consommation d’eau : 193m³/t
La consommation d’eau pour produire une tonne de nickel varie en fonction du processus de production et du type de minerai, mais elle est généralement élevée. Selon les données disponibles, la consommation d’eau pour la production de nickel est d’environ 193 m³ (mètres cubes) par tonne de nickel.
Source : Summary of water consumption values in the mining and refining of selected metals based (Research Gate)
Production de CO² : 13 tonnes/t
La production de nickel de haute pureté de classe 1 émet environ 13 tonnes de CO2e par tonne de produit, tandis que la production de ferronickel (classe 2) émet environ 45 tonnes de CO2e par tonne de nickel.
Toutefois, l’intensité des émissions de nickel est très variable, certaines estimations allant de 20 à 80 tonnes d’équivalent CO2 par tonne de produit de nickel, en fonction de la filière de production et de la pureté du produit final.
Sources :
– Understand your nickel emissions (Carbon chain)
– Nickel life cycle data (Nickel Institute)
3. Cobalt
Recherches en cours…
4. Manganèse
Recherches en cours…
5. Lithium
Recherches en cours…
Conclusion
Si on additionne toutes les pollutions de tous les métaux voici ce que ça donne pour une tonne de métal final :
| Impact | Pollution | Quantité (par tonne de metal) |
| Eau consommé | eau | 233 m³ (40+193) |
| CO2 | air | 13 tonnes |
| Acide sulfurique | air & sol | 2,7 tonnes |
| Sélénium | sol | 200 grammes |
| Tellure | sol | 33 grammes |
| Argent | sol | |
| Rhénium | sol | |
| Cobalt | sol | |
| Molybdène | sol |
Maintenant je peux faire une simple règle de trois avec le poids d’une batterie (246kg pour la Tesla Model S) pour trouver le coefficient à appliquer :
| 100 % | 1 000 kg |
| 24,6 % | 246 kg |
Pour plus de lisibilité je regroupe par type de pollution l’ensemble des pollutions pour une seule batterie on trouve :
| Pollution | Quantité |
| Air | |
| Eau | |
| Sol |
Article en cours de rédaction …
Brouillon de travail
Recherche en cours…
- https://www.systext.org/sites/all/animationreveal/mtxsmp/#/1
- https://www.systext.org/node/1724 (Animation en ligne | Des métaux dans mon smartphone ?)
- https://www.youtube.com/watch?v=i8RMX8ODWQs (Ruée minière au XXIè siècle : jusqu’où les limites seront-elles repoussées ? – Aurore Stephant à USI)
- https://www.youtube.com/watch?v=sP8Oyc_swn8 (MINES : LA PIRE INDUSTRIE DE LA PLANÈTE ?)
- Norilsk : la plus grande mine de Nickel du monde
- Escondida (Wikipédia) : la plus grande mine de cuivre au monde
Mine de cuivre d’Escondida au Chili
La mine de cuivre Escondida au Chili génère une quantité considérable de déchets miniers. Chaque année, l’exploitation de la mine produit environ 350 millions de tonnes de matériau, dont seulement 1,1 million de tonnes de cuivre en 2020. Cela signifie que la grande majorité du matériau extrait devient des déchets miniers.
La nature de ces rejets est complexe et potentiellement dangereuse pour l’environnement. Ils sont composés de :
- Roches moulues
- Métaux lourds
- Produits chimiques
Source : Mine d’Escondida (Wikipédia)
Ces déchets contiennent souvent des éléments toxiques tels que le cyanure, l’arsenic, le plomb, le cadmium, le zinc et le mercure. Bien que ces informations ne soient pas spécifiques à Escondida, elles sont représentatives des déchets générés par les grandes mines de cuivre au Chili.
Source : Au Chili, un monstre de déchet détruit la vie et l’agriculture locale (Reporterre)
La gestion de ces déchets pose des défis environnementaux majeurs. Les entreprises minières doivent séparer les matériaux toxiques du reste et les stocker de manière sécurisée. De plus, la poussière générée par l’activité minière est une source importante de pollution de l’air, que l’on tente de contrôler en utilisant de l’eau usée pour mouiller le sol.
Source : Les défis environnementaux des mines chiliennes (Terra Eco)
Il est important de noter que l’industrie minière chilienne dans son ensemble produit environ 1,5 million de tonnes de résidus miniers par jour. Bien que ce chiffre ne soit pas spécifique à Escondida, il donne une idée de l’ampleur du problème à l’échelle nationale.
Source : Les déchets miniers au Chili, une bombe à retardement ? (GEO)