novembre 2014

Éléments des terres rares

Aptes au service

Par Ian London

Les métaux rares, qui comprennent les éléments des terres rares (ÉTR), sont beaucoup utilisés dans les secteurs de l'aérospatiale et de la défense. Ainsi, l'accès à ces métaux est très important pour des organisations axées sur la défense telles que l'Organisation du traité de l'Atlantique Nord (OTAN). L'Organisation OTAN pour la science et la technologie (STO) a récemment organisé une rencontre de deux jours et demi entre spécialistes internationaux sur le thème de la rareté des matériaux et des systèmes d'alimentation électrique constitués de terres rares. Garantir l'accès à un approvisionnement stable en métaux rares est une question de sécurité mondiale.

Ces métaux, généralement utilisés sous la forme d'alliages, ont des propriétés physiques et chimiques uniques qui permettent d'effectuer des vols rapides et à bon rendement énergétique avec des coûts d'entretien relativement bas, un faible impact environnemental et un haut niveau de fonctionnalité. On trouve ces matériaux dans les composants électroniques indispensables à l'avionique et à l'informatique actuellement employés dans la technologie aérospatiale, et ils permettent de créer des cellules d'aéronef et des systèmes de propulsion plus légers, bien que plus solides. Au vu des nombreux projets avancés dans le domaine des ÉTR qu'il mène dans tout le pays ainsi que de son potentiel de traitement, le Canada pourrait assurer un approvisionnement viable en métaux rares dans les années à venir.

Les écrans d'affichage électronique sont désormais largement intégrés à toutes les technologies. Dans le cockpit moderne d'un avion, des écrans d'affichage numériques colorés sont reliés à un radar météorologique, des débitmètres de carburant, des horizons artificiels et des pilotes automatiques activés ou programmés par des pavés tactiles sensibles à la pression qui fonctionnent grâce à l'indium, un métal rare. Les puces d'ordinateurs qui prennent en charge les fonctions de navigation et communiquent ensuite avec des satellites mondiaux de positionnement contiennent de l'arséniure de germanium, de l'arséniure de gallium ou du hafnium. On trouve des connecteurs en cuprobéryllium dans les commandes de vol électrique (CDVE) qui actionnent des moteurs à bon rendement énergétique composés d'éléments des terres rares pour les ailerons, les élevons, les gouvernes de profondeur, les volets hypersustentateurs, les fentes et les gouvernes de direction entourant le pilote.

La plupart des technologies de propulsion dans le secteur de l'aérospatiale reposent sur les métaux rares, de même que les démarreurs d'avion légers, les pompes à carburant, les pompes hydrauliques ainsi que les servomoteurs et les moteurs linéaires périphériques de ces machines. Les turboréacteurs et les réacteurs à double flux utilisent le tantale (température de fusion : 3 017° C), le niobium (température de fusion : 2 477° C) et le rhénium (température de fusion : 3 186° C) dans leurs « parties chaudes ». Ces métaux rares résistent aux températures extrêmement élevées servant à comprimer, enflammer, chauffer et dilater le flux gazeux qui engendre la poussée.

Les ÉTR constituent déjà un adjuvant important dans le procédé de production des carburants liquides, et les catalyseurs sont à l'origine du plus important segment de la demande en oxydes de terres rares (OTR). En tant qu'ingrédients dans les craquages catalytiques fluides (FCC), le lanthane, le cérium et le néodyme améliorent le rendement du produit final généré à partir de pétrole brut, évitent la désactivation précoce du catalyseur et éliminent les métaux lourds. L'ajout du lanthane à un FCC peut augmenter le rendement de l'essence de jusqu'à 10 %, un avantage non négligeable pour les utilisateurs finaux. Ce que l'on sait moins, c'est qu'en 2012, le ministère de la défense des États-Unis a, à lui seul, acheté 104 millions de barils de carburants liquides au prix de 16,4 milliards $. L'armée de l'air a utilisé 54 % des 104 millions de barils, la marine 30 %, et les 15 % restant ont servi à alimenter l'armée en carburant.

Les militaires ont également bénéficié des ÉTR dans le cadre de missions plus longues. La densité de charge des batteries au lithium-ion et l'efficacité des super-aimants en néodyme se prêtent bien à leurs tâches. Un fusilier marin en patrouille transporte généralement 90 livres d'équipement, dont un tiers sont des batteries. Des batteries lithium-ion flexibles associées à des panneaux solaires flexibles à base d'indium, de gallium, de germanium, de sélénium ou de tellure et des circuits imprimés d'alliages de gallium et d'indium permettraient de faire des uniformes militaires de véritables centrales électriques portables. Une meilleure distribution du poids réduirait la fatigue infligée au porteur, et l'énergie solaire alimenterait les divers moniteurs, capteurs et écrans que transportent les militaires modernes pendant les heures ensoleillées ; elle leur permettrait également de disposer d'une batterie prête à prendre la relève dès que le soleil se couche ou dans des conditions de faible luminosité. Le magnésium, un métal essentiel à la communauté européenne présent dans les urines, peut également servir à produire de l'énergie.

L'OTAN et ses alliés s'intéressent de plus en plus à ces chaînes d'approvisionnement en matériaux importants, semi-transformés et entièrement transformés. Heureusement, le Canada devrait pouvoir assurer un approvisionnement stable en métaux rares.

Ian London
IIan London est le président du CREEN et il a joué un rôle prépondérant dans sa formation en milieu d'année 2013. Il est également conseiller en développement des marchés et en énergie chez Avalon Rare Metals Inc. Tout au long de sa carrière de 40 ans, il a occupé les postes de président et directeur général d'Ontario Hydro International et de directeur général de Process Products Ltd., et faisait partie des conseils d'administration de plusieurs sociétés spécialisées dans les technologies et les énergies de substitution. M. London a également présidé le symposium sur les terres rares lors des conférences COM 2012 et COM 2013.

Traduit par Karen Rolland


Retour à la table des matières | Profil de projet : Kami | Voyage : Ougadougou | Section technologie : les pièces d'usure | Résultats de l'enquête auprès des lecteurs 

Publier un commentaire

Commentaires

Version PDF