Pourquoi les éoliennes ont-elles besoin de terres rares ?

Les éoliennes produisent de l'électricité grâce à des aimants permanents, extrêmement puissants mais contenant des terres rares difficiles à extraire et à recycler.

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

D'un point de vue environnemental, les éoliennes sont très avantageuses, comme l'indiquait IFL Science le 3 mars. Leur « période de retour sur investissement » – le temps nécessaire pour qu'une éolienne produise suffisamment d'énergie propre pour compenser la pollution engendrée par sa production – est inférieure à un an. Elles ne produisent pratiquement aucune pollution en fonctionnement et sont par ailleurs très efficaces : une seule éolienne peut alimenter environ 940 foyers américains moyens chaque mois.

Mais les éoliennes sont notoirement difficiles à recycler, notamment les terres rares qu'elles contiennent. « À notre connaissance, à l'heure actuelle, pratiquement aucune terre rare provenant 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.

Ce chiffre n'est pas surprenant. 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. Comme leur nom l'indique, les terres rares sont très difficiles à trouver en quantités utiles.

Normalement, les métaux s'accumulent dans la croûte terrestre grâce à divers processus géologiques, tels que les coulées de lave, l'activité hydrothermale et l'orogenèse. Cependant, les propriétés chimiques particulières des terres rares font qu'elles s'accumulent rarement ensemble dans ces conditions spécifiques. On trouve donc des traces de terres rares dispersées sur toute la planète, ce qui rend leur extraction peu rentable.

Parfois, des milieux souterrains acides peuvent produire des concentrations légèrement supérieures de terres rares à certains endroits. Cependant, localiser ces gisements n'est que le premier défi. L'extraction de ces éléments purs complique également l'exploitation minière. Actuellement, la Chine représente environ 70 % de la production mondiale de terres rares.

Les terres rares prennent une importance croissante. Elles jouent un rôle essentiel dans de nombreux domaines, des applications industrielles aux appareils personnels comme les ordinateurs portables et les smartphones. Bien entendu, 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 polarités opposées », 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 : un rendement supérieur, une taille réduite, moins de pièces mobiles susceptibles de se casser et aucune nécessité de recharge 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 disponibles, mais ils ne sont pas indestructibles. Ils peuvent perdre leur magnétisme en cas de surchauffe, de corrosion, de choc accidentel ou de problèmes de champ magnétique. Par conséquent, la rénovation des éoliennes – remplacement des pièces usées, modernisation de composants comme les générateurs et remplacement des aimants en terres rares – est un processus quasi continu.

Pour remédier à ce problème, le département américain de l'Énergie a lancé l'an dernier un concours visant à trouver des solutions de recyclage efficaces pour les composants de turbines. Le mois dernier, les 20 lauréats de la première phase du concours ont été annoncés ; quatre d'entre eux se sont concentrés 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 beaucoup plus crucial, selon Christoffel. « Ce prix contribue à promouvoir certaines technologies de recyclage qui pourraient permettre une utilisation des aimants moins gourmande en ressources et moins polluante », a-t-il déclaré.

Thu Thao (Selon IFL Science )

Lien source: https://vnexpress.net/tai-sao-cac-turbine-gio-can-su-dung-dat-hiem-4718312.html