L’exploitation minière des fonds marins, une solution aux besoins croissants en métaux stratégiques?

Souvent désignés comme le « nouvel or noir », les métaux sont au cœur de toutes les ambitions stratégiques. Métaux de construction, semi-conducteurs, terres rares,…, la distinction scientifique entre tous ces métaux et leurs utilisations sont souvent mal comprises, mais tout le monde s’accorde pour dire qu’ils nous sont de plus en plus indispensables. Pour répondre à cette demande qui croit de manière exponentielle, les États cherchent de nouvelles mines à exploiter, jusque dans les fonds marins, qui offrent un potentiel immense mais pas sans conséquences négatives. Décryptage.

Les minerais métalliques présents en eaux profondes sont connus depuis les années 1970 mais suscitent depuis quelques années un intérêt grandissant de la part de nombreux acteurs privés et publics. La course à l’exploitation minière des fonds marins ne se trouve encore qu’à l’état embryonnaire. Pourtant, les projets d’exploration se multiplient et poursuivent tous, ou presque, le même but : étudier la faisabilité des projets d’exploitation. La France, deuxième plus grande Zone économique exclusive, doit affirmer une position claire face aux enjeux liés à de tels projets. En effet, des précisions techniques, scientifiques, écologiques, sociales et sanitaires doivent être apportées pour comprendre les conséquences dévastatrices que pourraient entraîner l’exploitation de mines en eaux profondes.

L’état actuel du domaine minier : bilan et perspectives

L’évolution de la demande en métaux depuis les années 1950

Pour comprendre comment va évoluer la demande en métaux dans les prochaines années, il faut déjà dresser le bilan de la demande jusqu’à aujourd’hui. En effet, cette demande s’est accélérée de manière exponentielle depuis les années 1950. Par exemple, selon l’Annuaire Statistique Mondial des Minerais et Métaux, la quantité d’aluminium produite en 1950 s’élevait à quelques millions de tonnes, tandis qu’en 2020, elle s’élevait à plus de 70 millions. Un autre exemple est donné par l’association SystEx, qui, en s’appuyant sur les données officielles de l’Institut d’études géologiques des Etats-Unis, montre que la quantité de fer exploitée entre 1950 et 2020 a été multipliée par 11. En regardant les taux de croissance de production, cette évolution exponentielle semble encore plus inquiétante. En effet, l’association a calculé le taux de croissance annuel moyen pour plusieurs métaux. Pour le fer, ce taux est de 3,7%, ce qui peut, à première vue ne pas paraître particulièrement élevé. Pourtant, si un tel taux reste constant sur 25 ans, cela revient à doubler la production. A partir des années 2000, le développement des technologies de communication et du numérique a entraîné une augmentation de la production de nouveaux métaux, tel que le gallium utilisé dans les LEDS. La production de gallium a été multipliée par 20 entre 1973 et 2020 et son taux annuel moyen a dépassé les 10%, toujours selon SystEx. Ces quelques chiffres témoignent de l’accélération vertigineuse de la production de métaux, auxquels les chiffres prévus pour assurer les plans de transition écologique n’ont pas été ajoutés.

Les chercheurs espéraient que nous réussirions à atteindre le découplage. Cette notion économique et écologique prévoyait que la croissance économique continuerait, mais avec un besoin en ressources de moins en moins important. En d’autres termes, le découplage absolu correspond à une augmentation du PIB, conjointe à une diminution de l’usage d’une ressource donnée. A cette théorie s’ajoute la « courbe environnementale de Kuznets » qui prévoyait d’abord une augmentation de la pollution avec l’augmentation du revenu, puis si le revenu continuait d’augmenter, une diminution de la pollution. La courbe ainsi obtenue, si l’on regarde l’évolution de la pollution par rapport à l’évolution du revenu, prend la forme d’un U inversé. Cependant, ces dernières années montrent que ces deux théories sont fausses, ou incomplètes. Il semblerait que les tendances correspondent à l’inverse d’un scénario de découplage. Nous avons besoin de plus en plus de ressources.

Aux chiffres cités précédemment, il faut ajouter les prévisions de production nécessaire à la réalisation des plans de transition écologique. Depuis des décennies, les scientifiques alertent sur cette crise mais ce n’est que depuis les années 2010 que les plans de transition écologique se multiplient. Ces plans s’inscrivent dans le prolongement du Green Deal, comme le plan européen Fit for Fifty Five qui prévoit de réduire les émissions de gaz à effet de serre de 55% d’ici 2050. L’Agence Internationale de l’énergie distingue plusieurs scénarios pour élaborer ses prévisions. Les prévisions dites de « développement durable », c’est-à-dire les prévisions du scénario selon lequel les accords de Paris sont tenus, annoncent que la puissance électrique installée sera multipliée par trois par rapport à 2021 d’ici 2050 et la demande en véhicules électriques sera multipliée par 25 toujours par rapport à 2021.

Cette demande croissante d’énergie conduit à une demande exponentielle de métaux. Selon le rapport du groupe Eurométaux, la production de lithium devrait être multipliée par 21 d’ici 2050 par rapport à 2020 dans le scénario le plus ambitieux. Pour la transition énergétique, les scénarios les plus hauts correspondent à une augmentation d’environ 80 millions de tonnes de métaux produits entre 2020 et 2050. Pour l’ingénieure Aurore Stephand, ces prévisions sont alarmantes. Tout d’abord, le temps de mise en service d’une mine s’étale sur plusieurs années. Il faut d’abord trouver son emplacement, obtenir l’autorisation d’exploitation, et construire les infrastructures ; ces étapes mises bout à bout durent au moins 10 ans. De plus, les mines en service sont déjà au maximum de leur capacité de production. Ces différentes considérations conduisent à dire que les plans de transition énergétique sont absolument irréalistes du point de vue de la production métallique.

Comprendre les externalités négatives des mines terrestres pour prévoir celles de potentielles mines en eaux profondes

Les mines entraînent des conséquences sociales et environnementales souvent désastreuses. Rappelons notamment que contrairement à ce que pense une partie de l’opinion publique, les mines « sales » ne se trouvent pas uniquement dans les pays peu développés. Parmi les pays qui exploitent le plus de mines se trouvent les États-Unis et l’Australie. Selon le rapport de l’association SystEx de 2022, l’industrie minière est l’industrie qui produit le plus déchets et qui est responsable du plus grand nombre de conflits socio-environnementaux. Les problématiques liées aux mines sont multiples. Tout d’abord, les métaux exploités ne représentent que quelques pourcentages des tonnes de matière traitées dans les mines. Pour l’or, la concentration n’est que de quelques ppb, c’est-à-dire quelques parties par milliards. Il faut donc remonter et traiter plusieurs tonnes de matière pour n’obtenir que quelques grammes du métal recherché. Ce métal s’accompagne d’autres métaux, parfois particulièrement toxiques comme le plomb ou l’arsenic, qui seront rejetés parmi les déchets miniers, souvent déversés dans l’eau. L’industrie minière consomme par ailleurs de grandes quantités d’eau et d’énergie, en particulier le domaine de la sidérurgie qui représente 7% des émissions de gaz à effet de serre globales. Les avancées technologiques depuis le XIX^e siècle dans l’industrie minière sont uniquement liées au développement numérique et visent l’automatisation, entre autres. Elles ne permettent donc pas de palier aux différentes externalités citées précédemment. Les techniques d’exploitation restent presque inchangées depuis le siècle dernier et ont pour objectif principal de réduire les coûts de production.

La fin de vie des mines représente elle aussi un enjeu environnemental. Peu d’espaces d’exploitation minières sont réhabilités, et même si des efforts peuvent être faits pour restaurer au mieux la faune et la flore, il est impossible de revenir à l’état qui précédait l’exploitation. En Afrique du Sud, moins de 1% des mines en fin d’exploitation sont réhabilitées ; les autres sont abandonnées tel quel sans aucune conséquence pour les exploitants. Les populations qui vivent autour sont pourtant condamnées à vivre dans un espace toxique pendant des décennies. Les scientifiques estiment par exemple que l’ancienne mine située sur le Mont Polley au Canada ne reviendra à un état normal que dans plusieurs milliers d’années. A ces problèmes s’ajoutent les potentielles ruptures de digues, qui ont pour résultat le déversement de déchets miniers sur plusieurs dizaines de kilomètres à des vitesses pouvant aller jusqu’à 110 km/h. Selon Aurore Stephand, il y aurait 4 à 7 ruptures majeures de digues minières par an impliquant au moins un décès. Les textes légaux ne prévoient pas l’intégration des externalités négatives dans les mandats d’exploitation. Il faudrait donc intégrer et mieux prévoir les conséquences financières, écologiques et sanitaires liées aux mines.

L’exploitation minière des fonds marins

Que trouve-t-on au fond des océans ?

Les sulfures hydrothermaux se trouvent principalement dans des zones volcaniques à environ 2 kilomètres de profondeur, près des dorsales océaniques par exemple. Dans les zones de formation, l’eau de mer est chauffée lors de son passage à côté des chambres magmatiques. Chaude, l’eau de mer va s’acidifier et se charger en métaux pour devenir un fluide hydrothermal. En atteignant une température supérieure à 500 degrés, la densité de ce fluide va baisser et il va progressivement remonter vers la surface. Le contact entre le fluide et des courants plus froids va permettre la formation de sulfures sous forme de petites cheminées riches en cuivre ou en argent par exemple. Il existerait 10 zones exploitables se situant majoritairement dans la zone de fracture de Clarion-Clipperton, dans l’océan Pacifique.

Les nodules se trouvent dans des plaines abyssales à faible taux de sédimentation, c’est-à-dire là où la vitesse de dépôt des particules solides dans l’eau de mer est lente, entre 3 et 6 kilomètres de profondeur. Ces petites accumulations sphériques de matière sont riches en manganèse, en fer ou encore en lithium et sont dues à la précipitation des métaux dissous dans l’eau de mer. Le chercheur géologue Enrico Bonatti a avancé en 1986 quatre processus possibles de formation, qui serait de l’ordre du centimètre par million d’années. Aujourd’hui, leur formation semble toujours assez mal comprise. Leur taille varie de 5 à 12 centimètres. Les encroutements résultent quant à eux de précipitation non pas autour d’un noyau mais sur de grandes surfaces dans des zones à taux de sédimentation quasiment nuls, sur des flancs de volcans par exemple. Ils sont riches en fer et en manganèse.

Ces trois types de gisement présentent effectivement des teneurs significatives en métaux. Cependant, ces teneurs doivent être relativisées: elles sont en grande majorité équivalentes voire inférieures aux teneurs des gisements terrestres. SystEx avance plusieurs chiffes en se basant notamment sur les recherches du groupe Ecorys. Seuls le tellure dans les encroûtements et le cuivre dans les sulfures ont une teneur plus importante dans les gisements marins que dans les mines terrestres (pour le tellure, on trouve des tonnages de l’ordre de 60 grammes par tonne contre 0,1 à 1 gramme par tonne dans les gisements terrestres et pour le cuivre le taux est de 5% dans les sulfures contre 0,3 à 2% pour les teneurs terrestres). Pour les autres métaux, les teneurs sont faibles ; c’est le cas du lithium par exemple dont les tonnages terrestres sont compris entre 500 et 15 000 grammes par tonne contre 131 grammes par tonne dans les gisements marins. De plus, pour comprendre ces chiffres, il faut comprendre les calculs dont ils sont issus. Des études prévoient qu’il y aurait par exemple 6 000 millions de tonnes de manganèse dans les fonds marins. Cependant, les méthodes de calcul utilisées pour parvenir à ces chiffres sont peu précises : il s’agit de prévisions, les incertitudes sont grandes et les hypothèses peuvent toutes être nuancées. En effet, les gisements sont inhomogènes et leur exploitabilité n’a pas fait l’objet d’études approfondies.

L’exploitabilité des gisements : la multiplication des défis techniques

Au-delà des calculs parfois contestables, souvent incertains, il faudrait exploiter l’ensemble des gisements prévus dans les études pour atteindre les quantités gigantesques de métaux avancées. Les chercheurs de l’International Seabed Authority ont par exemple retenu une surface exploitable de nodules de 3,83 millions de kilomètres carrés, or il s’agit d’une surface démesurée au vu de ce qu’est capable de faire l’industrie minière terrestre. En effet, il faudrait exploiter une surface plus grande que l’Argentine dont la superficie est de 2,780 millions de kilomètres carrés. A titre de comparaison, la taille d’une des plus grandes mines d’or à ciel ouvert appelée Kalgoorlie Super Pit en Australie ne dépasse pas 3,5 km de long et 1,5 km de large. Il semble donc non viable de tenter d’exploiter une telle surface.

Les difficultés qu’entraîne l’exploitation minière des fonds marins résident également dans la profondeur à laquelle se trouve les gisements, qui peut aller jusqu’à environ 6 kilomètres (les températures sont extrêmement froides et la pression est environ 600 fois plus importante qu’à la surface), et dans la distance qui les sépare des côtes. A ce jour, l’un des seuls projets d’exploration a été Solwara 1 et il a échoué. Il fut développé par une entreprise canadienne du nom de Nautilus Minerals et devait exploiter des zones en Papouasie-Nouvelle-Guinée. Faute de moyens financiers, l’entreprise dû abandonner le projet en 2019. Il permet cependant de se rendre compte des moyens nécessaires à l’exploitation des gisements marins. Trois véhicules télécommandés avaient été conçus : l’Auxiliary Cutter (pour la première découpe), le Bulk Cutter (pour la deuxième phase de découpe, plus fine) et la Collection Machine (pour pomper la collecte et la remonter à la surface). Leur poids varie de 180 à 280 tonnes et ils fonctionnent chacun avec une puissance comprise entre 1,8 et 2,5 mégawatts de puissance (à titre comparatif, une éolienne fournit une telle puissance lorsqu’elle se situe dans les conditions les plus optimales de fonctionnement). Ce type de machine nécessiterait très probablement l’utilisation d’énergies fossiles. De plus, un bateau de soutien à la production devrait rester à la surface pour recueillir la collecte et commencer le traitement des nodules ou autres gisements, et demanderait lui aussi une quantité importante d’énergie.

Le traitement des minerais marins constitue aussi un défi technique que les scientifiques n’ont à ce jour par encore résolu car il diffère des processus utilisés pour les minerais terrestres. En effet, la porosité et la teneur en eau sont beaucoup plus importantes. Il faut donc un traitement préalable de déshydratation pour séparer les minerais des sédiments résiduels et pour faire baisser le taux d’humidité grâce à différentes techniques qui peuvent être le pompage centrifuge ou le passage dans des hydrocyclones. Le traitement qui permet d’obtenir les métaux peut être réalisé par pyrométallurgie (chauffage), par flottation ou par hydrométallurgie (électrolyse par exemple). Cependant, ces techniques semblent difficilement applicables pour les minerais marins puisqu’ils sont imbriqués dans les sulfures hydrothermaux ou dans les nodules à l’échelle nanométrique. Pour les nodules il faudrait d’abord réaliser un broyage extrêmement fin (de l’ordre de la centaine de micromètres ce qui équivaut à  mètre) et briser complètement le réseau cristallin des oxydes qui les constituent.

Toutes ces étapes de production semblent donc peu rentables d’un point de vue économique et énergétique si l’on considère l’état des techniques d’exploitation actuellement développées. La quantité d’énergie et de moyens devant être mis en place pour remonter à la surface des minerais finalement aussi, voire mois, intéressants que les minerais terrestres paraissent bien trop importants. La transition énergétique à l’origine, en partie certes, de cette demande exponentielle en métaux suit un objectif : celui de respecter les accords de Paris. Les demandes en énergie que nécessitent de tels projets sont en totale contradiction avec ces objectifs. Car, même si des sociétés développaient des projets viables d’un point de vue financier, ces derniers seraient à l’origine, très probablement, d’un désastre écologique et social sans précédent selon SystEx et de nombreuses autres associations, chercheurs et parties civiles.

Les conséquences sociales et environnementales de l’exploitation des fonds marins

L’écosystème marin, complexe, constitue encore une grande source de mystère pour l’Homme. Chaque exploration permet de découvrir de nouvelles espèces, toutes plus fascinantes les unes que les autres, et l’équilibre naturel qui existe entre tous ces individus reste peu compris. L’exploration et l’exploitation ont des impacts sur la vie marine, dont l’ampleur reste à ce jour inconnue. En phase d’exploration, le bruit et la lumière qui accompagnent les systèmes de recherche perturbent les espèces habitant en eaux profondes en modifiant leur environnement. En phase d’exploitation, toutes les espèces vivantes sur les gisements sont bien sûr détruites, et des conséquences néfastes peuvent être observées au-delà de la surface exploitée, à plusieurs kilomètres. En effet, les véhicules sous-marins entraînent des panaches de sédiments, c’est-à-dire des nuages de particules accumulées sur les sols. Bien que faisant encore l’objet de recherches, les scientifiques s’accordent pour dire que ces panaches pourraient asphyxier une partie de la faune et de la flore et conduire à la libération de plusieurs métaux toxiques. De plus, la concentration des éléments dans l’eau sous-marine serait modifiée, notamment la concentration en nutriments. Tous ces éléments ont été confirmés lors du projet d’exploration et de tests lancé par la société belge Global Sea Mineral Resources en 2021 dans le Pacifique.

Enfin, l’océan joue un rôle de « puits de carbone » encore mal compris. Actuellement, la recherche scientifique a permis de comprendre que cette fonction s’expliquait par des phénomènes physiques et biologiques. Les mouvements d’eau permettent de séquestrer le carbone dans les fonds marins, et le phytoplancton consomme les ions carbonate issus du carbone dissout dans l’eau pour produire du calcaire, qui a son tour permettra de stocker le carbone sous forme de sédimentation.  En raclant ces sédiments, les véhicules télécommandés pourraient libérer le carbone stocké et perturber la fonction « puit de carbone » de l’océan.

A ces problématiques environnementales s’ajoutent des enjeux sociaux et économiques. Les populations qui habitent les côtes proches des gisements miniers marins dépendent très souvent de la pêche et entretiennent une relation profonde et spirituelle avec la vie marine. Selon SystEx, les conséquences socio-économiques des potentielles exploitations restent bien trop sous-évaluées. L’association préconise une consultation systématique des populations concernées afin d’étudier les retombées, les risques et les bénéfices liés à cette industrie, et pour respecter le principe fondamental de consentement préalable, libre et éclairé.

Pourtant, malgré toutes ces mises en garde, un certain nombre d’arguments sont avancés en faveur d’une telle exploitation. Pour des pays comme la France, il s’agit de retrouver leur souveraineté en matière de production minière. Et de réduire leur dépendance vis-à-vis de la Chine, qui produit actuellement 90% des terres rares (pourtant, contrairement à leur nom, ils se trouvent dans les sols de tous les continents), diversifier nos sources de production pour répondre à la potentielle pénurie de métaux (qui serait due en premier lieu aux flux d’approvisionnements et aux capacités de production principalement et en second lieu qui serait due aux capacités géologiques selon le think tank Zenon).

De l’exploration à l’exploitation : l’état actuel des réglementations et des débats internationaux

La 29e assemblée générale de l’Autorité internationale des fonds marins (AIFM) qui s’est tenue à Kingston en Jamaïque, du 15 juillet au 2 août dernier, n’a pas permis de trouver un consensus aux termes des débats qui ont, cette année, porté principalement sur la possible autorisation d’exploiter les gisements en eaux profondes. En revanche, les 168 pays membres (170 depuis l’AG) qui composent cette agence onusienne créée en 1994 sont tombés d’accord pour ne pas délivrer de permis d’exploitation en l’absence de code minier. Une a pour mission de réguler l’exploration et l’exploitation de la Zone, c’est-à-dire des territoires marins qui ne relèvent d’aucune autre juridiction nationale. Les discussions qui se sont déroulées dans le cadre des réunions de l’AIFM ces dernières années ont opposé plusieurs groupes : les pays qui plaident pour une autorisation rapide au vu de la diminution des ressources terrestres comme la Russie ou l’Inde, ceux qui préconisent d’attendre d’autres avis scientifiques comme le Canada, le Chili ou même la Chine, et ceux qui s’opposent catégoriquement aux futures exploitations. La France fait partie de ce dernier groupe et s’est opposée publiquement à toute forme d’exploitation en eaux profondes en 2022, suite à l’annonce d’Emmanuel Macron lors la COP27 de Charm el-Cheikh, en Égypte.

L’assemblée générale a élu sa prochaine secrétaire générale, la brésilienne Leticia Carvalho, qui succèdera dès le 1er janvier 2025 à Michael Lodge. Ce dernier, qui s’était montré particulièrement favorable à l’exploitation des fonds marins ces dernières années, a été accusé d’entretenir des liens étroits avec de grands groupes miniers, notamment l’entreprise canadienne The Metals Company. Posant la question de l’indépendance d’une telle organisation qui, pourtant, guide l’avenir de l’océan, et doit assurer avec neutralité sa fonction de décideur.

Il faudra attendre la 30e assemblée générale de l’AIFM pour que soit examiné et approuvé le projet de code minier qu’appelle de ses vœux la majorité de ses membres. Entre-temps se tiendra à Nice en juin 2025 la troisième Conférence des Nations Unies sur l’Océan sur une initiative conjointe des gouvernements de la France et du Costa Rica.