Des métaux au fond des océans…et des convoitises


Mardi 18 novembre 2014, Romain Gelin, 25921 signes.
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Gresea asbl (Groupe de recherche pour une stratégie économique alternative)

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Une nouvelle compétition est en cours, cette fois pour les métaux des fonds marins. A cela plusieurs raisons : besoins croissants des "économies émergentes", déplétion des ressources minérales, rendements décroissants des exploitations actuelles (dû à la baisse de la concentration en métal des gisements terrestres ou aux coûts liés aux circonstances d’exploitation), insécurité d’approvisionnement en matières premières indispensables à l’industrie… Cet état de fait incite à la recherche de nouvelles sources d’approvisionnement. Et ce sont vers les océans que les regards se tournent. Les fonds marins seront-ils la nouvelle frontière de l’industrie minière ?


La demande mondiale en matières premières, minerais et hydrocarbures n’a cessé de croitre depuis la seconde guerre mondiale et connait une accélération depuis l’an 2000 (voir graphique ci-dessous). Les niveaux de consommation en occident, la croissance dans les pays émergents - Chine en tête - et l’apparition de nouveaux produits, à "contenu technologique", nécessitant l’utilisation d’un nombre toujours croissant de métaux [1] (électronique, téléphonie, énergies renouvelables...) en sont les principales causes.

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Figure 1 : Evolution de la consommation mondiale de ressources (tiré de Bihouix et De Guillebon, Quel futur pour les métaux ? (2010)).

 Matières premières critiques

Les risques de ruptures d’approvisionnement pour les industries - particulièrement pour l’Europe (25 à 30% de la consommation mondiale pour seulement 3% de la production de métaux) - sont source d’inquiétude du fait de la localisation des réserves - concentrées dans quelques régions pour certains métaux (ex : terres rares en Chine) -et d’évènements "politiques", à l’image des récentes tensions entre l’Ukraine et la Russie ou des grèves en Afrique du sud. Le palladium et les platinoïdes (dont la Russie et l’Afrique du sud possèdent plus de 90% des réserves) cristallisent ainsi les inquiétudes, faisant grimper les cours des ces minerais. La récente volonté de l’Indonésie (environ 13% de la production mondiale de nickel en 2010) de raffiner le nickel sur son sol à également fait exploser les prix du "cuivre du diable" en quelques mois début 2014.

L’enjeu pour de nombreux pays (au delà d’une meilleure gestion des ressources – recyclage, réutilisation...) est donc de trouver de nouvelles sources d’approvisionnement non soumises à des chocs extérieurs. Parmi ces pistes, celle des fonds marins fait l’objet d’un intérêt grandissant. Et les océans, qui représentent les deux tiers de la superficie terrestre (dont 60% d’une profondeur supérieure à 2000 m), pourraient constituer un nouveau réservoir pour les besoins de l’économie mondiale en matières premières.

Figure 2 : Date estimée d’épuisement (des richesses exploitables à un coût admissible au rythme de consommation actuel) de certains métaux. Source : Valerian et du Fou de Kerdaniel, (2013), « L’industrie du recyclage en France : Changer de dimension pour créer des emplois ? [2] »

 Quelles ressources minérales sous-marines ?

La découverte de minéralisations dans les grands fonds remonte aux années 1960 dans la mer Rouge et celle des "fumeurs noirs", ces cheminées volcaniques des profondeurs océaniques, à la fin des années 1970 dans l’océan Pacifique. La baisse des cours des métaux dans les années 1980 avait conduit à la mise en sommeil des projets d’exploration des minéraux des fonds marins, les rendant non rentables pour l’exploitation. La présence de terres rares dans les gisements profonds, les applications de plus en plus nombreuses pour ces métaux et les tensions concernant l’approvisionnement ont depuis relancé l’attrait pour ces projets. Qui plus est, cela permettrait à certains États aujourd’hui presque totalement dépendants de l’extérieur pour leurs approvisionnements de (re)devenir producteurs – à l’image de la France ou de l’Espagne.

On distingue trois principaux types de "gisements" minéraux océaniques. Ils se différencient par leur processus de formation géologiques, la profondeur à laquelle on peut les observer mais également par les métaux qu’ils contiennent.

Les sulfures hydrothermaux

Ces "gisements potentiels" sont le fruit de l’activité volcanique et de la tectonique des plaques. La dorsale océanique, "frontière" entre les plaques tectoniques, longue de 60.000 km sous les océans génère des failles et la circulation de fluides dans la croute terrestre. Une partie de la chaleur s’échappe ainsi du manteau terrestre. Les panaches chargés de métaux s’échappant des cheminées hydrothermales sont dissouts au contact de l’eau froide. C’est là que des métaux s’accumulent. La nature des métaux peut fortement varier selon la température, la profondeur ou encore le type de roche présent à l’endroit de la faille. On retrouve généralement du fer, du cuivre et du zinc (cuivre + zinc ont des teneurs supérieures à 10% [3]) mais également du cobalt ou du nickel en faibles proportions et des métaux précieux comme l’or et l’argent (voir figure 2 et 3 ci-dessous). Ces minéralisations pourraient s’avérer au moins aussi riches que sur la terre ferme.

Malgré une connaissance relativement bonne des processus de formation géologiques à l’œuvre, l’inventaire de ces gisements demeure toujours incomplet. Les technologies actuelles permettent principalement de détecter les sites en activité qui ne seront pas exploitables étant données les conditions extrêmes qui y règnent (températures proches des 350 degrés, présence de souffre...). Les sites inactifs doivent faire l’objet de recherches près du fond pour être mis en évidence. Les profondeurs pour ces gisements varient entre 1000 et 5000 m. La valeur de ces minéraux pourrait aller de 500 à 1500$ la tonne selon les sites [4]. De plus, l’exploitation ne nécessite pas le creusement de galeries comme pour les mines terrestres. Deux permis d’exploitation ont déjà été accordés en Mer rouge et en Papouasie Nouvelle Guinée. Les estimations, au cours d’octobre 2010, établissent la valeur des ressources à 834$/tonne en Papouasie et 122$/tonne en Mer rouge [5]. D’autres estimations vont jusqu’à 1500$/tonne selon les gisements.

Les nodules polymétalliques

Les premiers nodules ont été découverts en 1868 en Arctique, à proximité de la Sibérie. Depuis, on en a découvert dans tous les océans, à toutes les profondeurs - les concentrations les plus fortes se trouvent entre 4000 et 6000 mètres - dans les plaines abyssales où l’océan est bien oxygéné et la sédimentation faible (moins de 100 m par million d’années. Il s’agit de "boules" de 5 à 10 cm (composées de 40% d’eau) contenant principalement du manganèse et du fer mais également quelques métaux rares. Ces nodules se retrouvent sur le fond des océans, à demi enterrés, parfois complètement.

La zone de fracture Clarion-Clipperton (CCFZ) dans le Pacifique a déjà été identifiée comme une zone à forte densité de nodules. Elle est d’une superficie de 9 millions de km2. La valeur en "métal contenu" (cuivre + nickel + cobalt) serait d’environ 2,4%. La concentration en cuivre pourrait même aller jusqu’au double de celle observée dans les grandes mines sud-américaines. "Les estimations montrent que les nodules de la zone CCFZ renferment six mille fois plus de thallium, trois fois plus de cobalt et plus de manganèse et nickel que la totalité des ressources terrestres globales, qui comprennent les réserves directement exploitables mais aussi celles de moindre importance économique." [6] Treize permis d’exploration ont déjà été accordés dans les eaux internationales. On estime qu’entre 8 et 225 sites seraient susceptibles d’être économiquement et techniquement exploitables – soit entre 480 millions et 13,5 milliards de tonnes de métaux récupérables (nickel, cobalt, manganèse, cuivre...). La tonne de nodule est estimée en moyenne à moins de 500$ [7]. Sur la zone Clarion Clipperton, les 275 millions de tonnes de cuivre supposées équivalent à 17 ans de consommation mondiale au rythme actuel. Là encore, les technologies d’extraction demeurent encore incertaines notamment à cause des profondeurs importantes dans lesquelles les champs de nodules se retrouvent.

Les encroutements cobaltifères et platinoïdes

On les retrouve dans tous les océans principalement sur des sites où le courant est fort et la sédimentation faible - c’est à dire que les sédiments n’ont pas recouvert le fond malgré les millions d’années écoulées. Ces encroutements se retrouvent généralement sur les reliefs océaniques (monts sous-marins, alignements volcaniques) entre 400 et 4000 m de profondeur. Ces sites représentent 1,7% de la superficie des océans soit environ 6,35 millions de km2. Les encroutements sont d’une épaisseur allant de quelques centimètres à 25 cm. Ils ont suscité un regain d’intérêt ces dernières années du fait de la présence de terres rares, cobalt et platine dans des concentrations plus fortes que les nodules polymétalliques et que les gisements terrestres. Là encore, les estimations semblent montrer que les ressources en thallium seraient 2000 fois plus élevées, celles en cobalt 4 fois plus élevées et celles en tellure 9 fois plus élevées que la totalité des réserves terrestres exploitables.

Les dépôts connus les plus "prometteurs" se trouvent dans le Pacifique Nord. La connaissance des processus naturels de formation de ces encroutements demeure encore incomplète tout comme la répartition des sites et l’épaisseur des encroutements, qui demeurent encore les moins bien étudiés des différents types de minéralisations. La valeur de ces gisements pourrait atteindre entre 500 et 1300$ la tonne au prix de 2010 [8].

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Figure 3 - Concentrations (% en poids) en éléments majeurs dans les minéralisations des grands fonds océaniques (source : Ifremer, Les ressources minérales marines profondes. Synthèse d’une étude prospective à l’horizon 2030, (2011), p. 10).

Il faut bien évidemment rappeler qu’il ne s’agit ici que d’estimations moyennes basées sur des échantillons. Certains sites pourraient s’avérer encore plus prometteurs tandis que d’autres ne seront probablement pas exploitables. Il est relativement difficile voire impossible de déterminer avec précision les réserves effectivement disponibles, techniquement exploitables ni même la rentabilité économique de tels sites avant une étude approfondie.

La rentabilité dépend des prix des métaux qui peuvent varier de manière assez forte sur les marchés – bien qu’on suppose que la tendance à moyen terme sera une augmentation des cours. Le coût de l’énergie nécessaire pour l’exploitation – qui elle aussi connaîtra vraisemblablement une forte hausse dans l’avenir - est également un facteur à prendre en compte de même que les capacités techniques pour exploiter ce type d’environnement de même que les coûts liées aux difficultés techniques, à la recherche fondamentale ou aux mesures de protection de l’environnement. Les ressources des sous-sols océaniques étant avérées, la population et la production mondiale s’accroissant, et les gisements terrestres s’épuisant, nul doute que ce type d’exploitation finira par devenir économiquement rentable à moyen-long terme voire même avant.

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Figure 4 : Compositions moyennes des principaux types de minéralisations des grands fonds océaniques pour les principaux environnements dans lesquels ils se forment.
Source : Fouquet, Y. and D. Lacroix (2012). Les ressources minérales marines profondes : Etude prospective à l’horizon 2030, Editions Quae, Tableau tiré de J. Dyment, F. Lallier, N. Le Bris, O. Rouxel, P.-M. Sarradin, S. Lamare, C. Coumert, M. Morineaux, J.Tourolle (coord.), 2014. Les impacts environnementaux de l’exploitation des ressources minérales marines profondes. Expertise scientifique collective, Synthèse du rapport, CNRS – Ifremer, 110 p.environ.

 Des barrières techniques...

Si l’identification des sites et des ressources suit son cours, l’exploitation de tels gisements semble pour l’heure techniquement difficile. Une véritable course à la maîtrise des technologies nécessaires, que ce soit pour l’exploration ou l’exploitation, s’est ainsi engagée. Les savoir-faire pour l’exploitation du gaz et du pétrole en haute mer ainsi que pour l’exploitation offshore de diamants (comme en Namibie) laissent entrevoir des progrès rapides bien que l’extraction de liquide ou de gaz diffère techniquement de celle des minerais.

Les plateformes pétrolières offshores peuvent en effet exploiter des gisements jusqu’à 6.000 m de profondeur, avec des niveaux de pression conséquents (chaque mètre carré est écrasé sous une demi-tonne d’eau à ces profondeurs). L’exploitation des fonds marins ne serait pas une nouveauté : actuellement, près du tiers du pétrole, et le quart du gaz naturel consommés proviennent déjà d’exploitations offshores. L’exploitation de minerais à de telles profondeurs serait par contre inédite.

Pour l’heure, les deux seuls permis d’exploitation octroyés concernent les sulfures hydrothermaux. Pour ce qui est des nodules polymétalliques et des encroutements cobaltifères, les technologies d’extraction demeurent encore incertaines notamment à cause des profondeurs importantes dans lesquelles les champs de nodules se retrouvent et de la variabilité des quantités de minerais exploitables selon les sites.

Les informations sur ces techniques d’exploitation ne sont pas disponibles dans la littérature scientifique et dépendent généralement de ce que les entreprises et les États impliqués daignent communiquer.

"Que ce soit à terre ou en mer, on ne dispose que de quatre méthodes pour recueillir des minéraux : le raclage de la surface, l’excavation, le creusement d’une galerie pour accéder aux gisements sous la surface ou le forage du gisement et sa fluidification" [9] [comme pour les sables bitumineux]. La différence en mer étant la profondeur à laquelle les minéralisations se situent et le fait que les opérations seront pilotées à partir de plateformes ou de bateaux.

Aucune exploitation de ce type n’a encore été réalisée sur une longue période en dessous de 200 m de profondeur. Les premiers essais pour les sulfures en Papouasie Nouvelle Guinée réalisés par Nautilus Minerals [10], semblent démontrer que le ramassage est techniquement réalisable à 1600 m de profondeur. Reliés à un bateau, des véhicules sous marins téléguides équipés d’outillage pour forer, concasser, ramasser les minerais seront employés (voir figure ci-dessous).

La perspective de l’exploitation commerciale des fonds océanique mobilise une diversité importante d’acteurs privés et publics dans des domaines industriels et d’ingénieries variés. Les techniques employées dans l’aérospatial, l’industrie minière ou l’exploitation pétrolière offshore sont ainsi mises à contribution.

Les activités d’exploration et d’exploitation font également appel à nombres d’entreprises opérant dans les services géophysiques, les mesures scientifiques, les engins téléguidés d’exploration, les équipements océanographiques ou encore les outils destinés à l’exploitation minérale sous-marine (forages, procédés hydrauliques, câbles sous-marins, dragages...). Au-delà des enjeux liés à la démocratie et à la participation citoyenne au modèle de développement économique envisagé ; les sommes investies dans ces secteurs pour la recherche et développement (chiffrables au bas mot en dizaines voire en centaines de millions d’euros) témoignent du caractère stratégique de ces activités en termes de maîtrise des technologies, de développement de nouvelles filières industrielles et d’accès aux ressources minérales.

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Figure 5 : Les systèmes d’exploitation des fonds marins (Source : Nautilus Minerals, http://www.nautilusminerals.com/s/resourceextraction.asp )

A priori, aucune exploitation ne devrait débuter avant dix ou vingt ans pour les nodules polymétalliques et les encroutements cobaltifères. Les deux permis octroyés pour l’exploitation de sulfures hydrothermaux pourraient voir les travaux débuter dans les prochaines années (début prévu pour fin 2017 en Papouasie-Nouvelle Guinée).

 ...et des risques environnementaux.

Cette course aux minerais n’est évidemment pas dénuée de tout danger dans l’optique de la préservation des milieux naturels et de la biodiversité mais également pour les activités humaines. Quel que soit le type de gisement, l’exploitation présente en effet de forts risques de perturbation, voire de destruction, de zones qui sont également des habitats pour des milliers d’espèces animales – dont beaucoup nous sont encore inconnues.

Bien qu’il soit impossible de présenter un scénario des effets négatifs de ce type d’exploitation qui serait généralisable pour tous types de sites, un certain nombre de risques sont à relever.

Le premier risque est la destruction d’habitats. Les nodules, les sulfures et les encroutements accueillent un certain nombre d’espèces vivantes. Le forage de ces sites détruirait évidemment cette faune. Un autre risque lors de la remonté des métaux est celui du déplacement et de la redéposition de sédiments sur de larges zones, créant une couche susceptible de se déposer sur toutes les formes de vie peuplant les fonds marins. De même, les nuages de sédiments contenant des traces métalliques provoqués par la remontée en surface des minerais pourraient avoir des conséquences désastreuses comme la mortalité des zooplanctons ou des poissons, la déplétion d’oxygène par la croissance de bactéries en suspension et la dissolution de métaux lourd risquant de contaminer la chaîne alimentaire, selon l’ONG australienne Mineral policy institute. [11] Des études ont déjà démontré la possibilité d’une recolonisation des sites exploités. Cependant, il semble que cette recolonisation s’effectue par d’autres espèces. Dans le cas des récifs coralliens, leur reformation est estimée à plusieurs siècles, voire des milliers d’années, si tant est qu’ils se reforment un jour...

Les activités de pêche pourraient être affectées si les ressources halieutiques venaient à être perturbées par l’activité extractive. La pêche est en effet l’activité principale pour de nombreuses communautés peuplant les archipels océaniques. Les ressources minérales suscitent l’intérêt des pays grands consommateurs de métaux. Comme beaucoup de cas l’ont déjà montré pour les gisements terrestres, il n’est pas certain que les communautés locales y trouvent toujours leur intérêt.

Un autre effet pervers des activités en haute mer concerne les campagnes d’exploration et de sondage. Les études sismiques qui peuvent être réalisées lors des campagnes d’explorations pourraient avoir des effets néfastes pour la vie marine. Une étude [12] à ce sujet fait le lien entre les émissions sonores sous-marines liées aux prospections pour les hydrocarbures offshores et l’échouage massif de cétacés sur les cotes malgaches en 2008, bien que les causes exactes ne semblent pas encore complètement claires.

Que ce soit pour les sulfures hydrothermaux, les nodules polymétalliques ou les encroutements cobaltifères, les habitats propres à chaque site sont tout à fait hétérogènes, y compris entre différents sites d’un même type, signe d’une biodiversité importante. Et cette biodiversité des environnements marins joue un rôle dans la régulation de la composition chimique des océans, et par conséquent de l’air et du climat ce qui pourrait en bout de chaine avoir des conséquences pour l’activité humaine (voir figure 4). Nul ne peut prédire les effets de la modification de ces équilibres – les processus à l’œuvre n’étant pas encore tout à fait compris.

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Figure 6 : Tiré de : Dyment et alii (2014), op.cit.

Les sites concernés sont situés dans les grandes profondeurs. Il s’agit de milieux extrêmes du fait des températures glaciales ou très élevées (350° C autour des fumeurs noirs), de l’absence de lumière ou encore de la toxicité liées aux émanations de souffre, de méthane ou de métaux. Or, les découvertes réalisées ces dernières décennies ont démontré la présence de formes de vie autour de ces sites comme les vers tubicoles géants, des espèces de crabes, de poissons ou de mollusques mais également un grand nombre de micro-organismes.

L’inventaire et la classification de ces espèces tout à fait spécialisées et localisées seulement dans des habitats spécifiques n’en est encore qu’à ses balbutiements. La faune endémique à ces milieux et son interaction avec d’autres milieux naturels nous sont pour l’heure largement méconnues. Et on ne connait pas exactement les cycles de vie de ces espèces, ni leur capacité à recoloniser un espace après que celui ci ait pu être perturbé. Le risque dès lors serait de détruire des espèces avant même de les avoir découvertes. Ceci serait désastreux pour la biodiversité mais également pour une autre raison.

Il s’avère que les propriétés de cette faune "extrêmophile", associée aux sources hydrothermales, pourraient être tout à fait intéressantes, pour les applications médicales notamment. Certaines espèces observées sont en effet capables de produire des protéines aux propriétés antioxydantes, antivirales ou antibiotiques. Certaines de ces molécules laissent même entrevoir la mise au point de traitements pour des cancers ou maladies, dont certaines toujours incurables, suscitant l’intérêt des chercheurs, mais aussi d’industriels dans le secteur de la pharmacie, des cosmétiques ou encore de l’agroalimentaire.

Notre connaissance des écosystèmes étant à l’heure actuelle tout à fait partielle, il semble impératif de préserver ces milieux et de poursuivre leur étude. La perturbation des milieux aquatiques par les activités humaines semble quoi qu’il en soit assurée en cas de mise en exploitation. En 2004, lors d’une mission scientifique de l’Ifremer dans le Pacifique, les traces des premiers dragages datant de 1978 étaient encore visibles [13].

Une idée avancée pour préserver ces milieux serait de laisser des zones vierges protégées à proximité des zones d’exploitations et qui regrouperaient l’ensemble des espèces peuplant ces milieux naturels afin de s’assurer pas nuire à ces écosystèmes. Cela nécessiterait préalablement une meilleure connaissance dans l’identification et la localisation des espèces. Il est bon de signaler qu’aucune méthode de restauration écologique n’est applicable à de tels écosystèmes à l’heure actuelle.

 Développements (durables) ?

La tendance à la diminution des réserves de minerais économiquement et techniquement exploitables conduit à la recherche de nouvelle pistes, en particulier du côté des océans. Parallèlement, les récents progrès dans la connaissance des fonds marins (géologie, biologie marine) ont mis en évidence la présence de concentrations de métaux non négligeables dans les fonds marins mais aussi d’espèces animales et bactériennes jusque là complètement inconnues.

La singularité de la période actuelle réside dans le fait que la recherche scientifique (et la tentative de répertorier les espèces présentes et leur caractéristiques) coïncide avec une pression sans précédent sur les ressources minérales et avec des progrès techniques dans l’exploration des grands fonds.

Dès lors, le plus grand risque en l’état, est que les intérêts économiques prennent le pas sur la préservation de l’environnement, au risque de perturber voire de détruire des milieux que nous commençons seulement à connaître, et de nous priver (et surtout les générations futures) de leurs potentialités. L’importance de ces questions doit non seulement appeler à la mise en place d’un débat démocratique mais également poser une base de réflexion sur le modèle économique actuellement à l’œuvre et sur sa pérennité environnementale et sociale.

 


Pour citer cet article :

Romain Gelin, "Des métaux au fond des océans…et des convoitises", Gresea, novembre 2014, texte disponible à l’adresse : http://gresea.be/spip.php?article1313






[1L’exemple des cartes mères d’ordinateur en est une parfaite illustration. D’une douzaine de métaux nécessaires à leur fabrication dans les années 1980 on est passé à plus de 45 métaux différents dans les années 2000.

[2Disponible à cette adresse : http://bit.ly/1NvdmfH

[3A titre de comparaison, les concentrations en cuivre varient entre 0,5 et 2% pour des mines "classiques", entre 3 et 8% pour le zinc et entre 30 et 60% pour le fer. cf. Bihouix et De Guillebon, Quel futur pour les métaux ? (2010), p.29.

[4Au prix de 2010. Voir la conférence d’Yves Fouquet, Géologue au Département Géosciences Marines de l’Ifremer : "Ressources minérales profondes. Nouveaux enjeux" du 12 décembre 2012. Vidéo disponible à cette URL : http://bit.ly/1XsSnis

[5Ifremer, Les ressources minérales marines profondes. Synthèse d’une étude prospective à l’horizon 2030, (2011), p. 12. Disponible à cette URL : http://bit.ly/1PNGy4U

[6J. Dyment, F. Lallier, N. Le Bris, O. Rouxel, P.-M. Sarradin, S. Lamare, C. Coumert, M. Morineaux, J.Tourolle (coord.), 2014. Les impacts environnementaux de l’exploitation des ressources minérales marines profondes. Expertise scientifique collective, Synthèse du rapport, CNRS – Ifremer, p.21.

[7Y.Fouquet, "Ressources minérales profondes. Nouveaux enjeux". Conférence. (2012). op.cit.

[8Y.Fouquet, 2012. op.cit.

[9Ifremer, 2011. P. 23-24. Op.cit.

[10Une entreprise minière, enregistrée au Canada, spécialisée dans l’exploration et l’exploitation des ressources minérales sous-marines.

[13G.Hérouin, L’exploitation des nodules polymétalliques : utopie ou réalité ? dans "La chimie et la mer", 2009. p-81-98.