Pourquoi les éoliennes doivent-elles utiliser des terres rares ?

Les éoliennes produisent de l’électricité à l’aide d’aimants permanents, qui sont extrêmement puissants mais contiennent des terres rares difficiles à extraire et à recycler.

Les éoliennes sont souvent équipées d'aimants permanents utilisant des terres rares. Photo : Rabih Shasha — De nombreuses éoliennes sont équipées d'aimants permanents utilisant des terres rares. Photo : *Rabih Shasha*

D'un point de vue environnemental, les éoliennes sont une bonne affaire, a rapporté IFL Science le 3 mars. Leur période d'amortissement – le temps nécessaire à une éolienne pour fournir suffisamment d'énergie propre pour compenser la pollution générée par sa production – est inférieure à un an. Elles ne produisent pratiquement aucune pollution en fonctionnement et sont également très efficaces : une seule éolienne peut alimenter environ 940 foyers américains moyens chaque mois.

Mais les éoliennes sont notoirement difficiles à recycler, y compris les terres rares qu'elles contiennent. « À l'heure actuelle, à notre connaissance, pratiquement aucune terre rare issue des éoliennes n'est recyclée », a déclaré Tyler Christoffel, directeur technique du Bureau des technologies de l'énergie éolienne du Département de l'Énergie des États-Unis.

Cette statistique n'est pas surprenante. À l'échelle mondiale , les experts estiment que moins de 1 % des terres rares – des substances comme le cérium, le lanthane et le néodyme – sont recyclées. Les terres rares, comme leur nom l'indique, sont très difficiles à trouver en quantités utiles.

Normalement, les métaux s'accumulent dans la croûte terrestre sous l'effet de divers processus géologiques, tels que les coulées de lave, l'activité hydrothermale et la formation de montagnes. Cependant, les propriétés chimiques inhabituelles des terres rares font qu'elles ne s'accumulent pas souvent dans ces conditions particulières. Des traces de terres rares sont dispersées sur la planète, ce qui rend leur extraction inefficace.

Parfois, les environnements souterrains acides peuvent produire des concentrations légèrement supérieures de terres rares à certains endroits. Cependant, la découverte de ces sites n'est que le premier défi. L'exploitation minière est également compliquée par la difficulté d'extraire des éléments purs. Actuellement, la Chine représente environ 70 % de la production mondiale de terres rares.

Les terres rares gagnent en importance. Elles jouent un rôle essentiel dans de nombreux domaines, des applications industrielles aux appareils personnels comme les ordinateurs portables et les smartphones. Bien sûr, elles sont également présentes dans les éoliennes.

« Lorsque les pales d'une éolienne tournent, elles génèrent de l'énergie cinétique. Un générateur à aimant permanent convertit cette énergie cinétique en électricité grâce à l'interaction de deux aimants permanents de polarisation opposée », a écrit Kristin Vekasi, professeure agrégée à l'Université du Maine, dans une étude de 2022.

« D'autres aimants peuvent faire l'affaire, mais les aimants permanents présentent de nombreux avantages, notamment un rendement supérieur, une taille plus petite, moins de pièces mobiles susceptibles de casser et l'absence de besoin de charge externe. Le vent fait tout le travail », explique-t-elle.

Ces aimants contiennent des terres rares, généralement du néodyme ou du samarium. Ce sont les aimants les plus puissants du marché, mais ils ne sont pas indestructibles. Ils peuvent perdre leur magnétisme en raison d'une surchauffe, de la corrosion, d'un impact accidentel ou de problèmes de champ magnétique. Par conséquent, la rénovation des éoliennes (remplacement de pièces usagées, mise à niveau de composants comme les générateurs et remplacement des aimants en terres rares) est un processus quasi permanent.

Pour remédier à ce problème, le ministère américain de l'Énergie a lancé l'année dernière un concours visant à trouver des solutions de recyclage efficaces pour les composants des turbines. Le mois dernier, les vingt lauréats de la première phase du concours ont été annoncés, dont quatre portaient sur le recyclage des aimants.

Alors que les États-Unis investissent davantage dans l'énergie éolienne et que les technologies à base de terres rares continuent de se développer, le recyclage de ces dernières deviendra un enjeu de plus en plus pressant, selon Christoffel. « Ce prix contribue à promouvoir des technologies de recyclage qui pourraient conduire à une utilisation des aimants moins gourmande en ressources et à plus faibles émissions », a-t-il déclaré.

Thu Thao (selon IFL Science )

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