Le gallium, l'un des matériaux identifiés par le gouvernement américain comme étant critiques en raison de son utilisation dans de nombreuses technologies importantes. Crédit : Maxim Bilovitskiy, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons.
Que sont les matériaux critiques ?
Les matériaux critiques sont des substances que le gouvernement américain identifie comme essentielles aux technologies énergétiques, à la sécurité économique et nationale et à la fabrication de produits clés. Cette importance signifie que les États-Unis doivent garantir l’accès aux approvisionnements en ces matériaux. Les chaînes d’approvisionnement qui fournissent des matériaux essentiels peuvent être perturbées par des événements tels qu’une augmentation soudaine de la demande, des catastrophes naturelles qui affectent l’approvisionnement et des restrictions imposées aux exportations par des gouvernements étrangers. Le ministère de l'Énergie (DOE) a identifié 18 matériaux énergétiques critiques qui sont importants pour l'avenir du secteur énergétique.
De nombreux matériaux critiques possèdent des propriétés uniques qui les rendent importants pour les technologies avancées. Par exemple, certains sont utilisés pour créer des aimants très puissants et compacts, d’autres accélèrent les réactions chimiques et quelques-uns convertissent efficacement l’électricité en lumière. Tous les matériaux critiques identifiés par le DOE sont des éléments naturels : aucun d’entre eux n’a été créé en laboratoire. Presque tous ces éléments proviennent d’étoiles et de supernovas, et seules d’infimes quantités sont créées par désintégration radioactive et par d’autres moyens. Cela signifie que l’approvisionnement sur Terre est tout ce dont nous disposons pour le moment.
Le gallium, illustré ci-dessus, est l’un de ces matériaux essentiels. Le gallium est utilisé pour fabriquer une gamme d’appareils électroniques. Il est couramment utilisé dans les ampoules LED, les puces de communication des smartphones et les alimentations électriques à haut rendement. Parce qu’il est rare, le gallium n’est pas extrait directement mais est produit comme sous-produit de la fabrication de l’aluminium. La Chine représente plus de 90 % de la production mondiale de gallium et a annoncé en 2023 de sévères restrictions sur l'exportation de cet élément essentiel.
Faits rapides
- Apprenez-en davantage sur les matériaux critiques (et tous les éléments) grâce au tableau périodique des éléments en ligne de la Royal Society of Chemistry.
- Les matériaux critiques comprennent tous les 17 métaux des terres rares, sauf un. Ces métaux argentés sont chimiquement similaires. Ils sont appelés « rares » en partie parce qu’ils ont tendance à se produire ensemble et qu’ils sont difficiles à séparer des autres matériaux.
- Les projets de recherche soutenus par le Bureau scientifique du DOE pourraient réduire le coût du recyclage des matériaux critiques.
- L'Union européenne est également préoccupée par les matériaux critiques. Apprenez-en plus sur 12 de ces documents dans ce guide de Politico.
Contributions du DOE à la recherche sur les matériaux critiques
Les matériaux critiques sont essentiels à la technologie des énergies propres, allant des panneaux solaires et éoliennes aux chargeurs et batteries de véhicules électriques. Ces utilisations expliquent pourquoi le DOE est étroitement impliqué dans les matériaux critiques. En vertu de la loi bipartite sur les infrastructures et de la loi sur la réduction de l'inflation, le DOE supervise plusieurs programmes clés pour répondre aux préoccupations matérielles critiques. L'Office of Manufacturing and Energy Supply Chains (MESC) du DOE dirige les travaux dans trois domaines de financement : les subventions pour la fabrication et le recyclage des batteries, les subventions pour le traitement des matériaux des batteries et le programme de crédit d'impôt 48C. Le MESC et le Bureau de la gestion de l'énergie fossile et du carbone (FECM) du DOE dirigent les travaux sur l'installation de démonstration des éléments de terres rares. FECM permet également la production et le traitement d’éléments de terres rares et d’autres matériaux critiques provenant de déchets miniers et industriels et d’autres sources non conventionnelles. Le DOE a également créé le Critical Materials Innovation Hub
(Centre CMI). Le Hub est dirigé par le laboratoire national Ames et géré par le bureau des matériaux avancés et des technologies de fabrication du DOE. Le CMI mène des recherches appliquées pour faire progresser les technologies qui peuvent débloquer de nouvelles sources de matériaux critiques, des substituts à ces matériaux et des moyens de mieux utiliser les matériaux existants grâce à la réutilisation et au recyclage. CMI étudie également de nouvelles façons de faciliter la science, de préserver l'environnement et d'analyser la chaîne d'approvisionnement et l'économie des matériaux critiques.
Ressources
- Le programme des minéraux et matériaux critiques du DOE, y compris la définition de ces matériaux par le programme
- Le programme des sciences énergétiques de base du Bureau scientifique du DOE, au centre d'une grande partie du travail du DOE sur les matériaux critiques.
- Établir une base scientifique pour les matériaux critiques
- Le pôle d'innovation des matériaux critiques
- Centre des matériaux critiques du DOE
- Rapport sur la stratégie du DOE en matière de matériaux critiques
- Rapport du DOE sur la récupération des ETR/CM à partir du charbon et de ses sous-produits
- Rapport de l'US Geological Survey sur les matériaux critiques
