Vous ne pouvez pas fabriquer certaines puces, moteurs, batteries ou une multitude d’autres technologies clés sans certains matériaux. Deloitte prédit que plusieurs régions seront à court de gallium et éventuellement de germanium dès 2024, ce qui aura un impact sur les fabricants de puces. D’ici à 2025, nous pourrions commencer à constater une pénurie de terres rares (TR) pour les aimants des moteurs de voitures électriques et autres, ainsi que de lithium et de cobalt pour les batteries.¹Des mesures peuvent toutefois être prises pour éviter des pénuries à court, moyen et long terme. 

Comment nous en sommes arrivés là 

Certaines de ces pénuries de matières premières étaient prévisibles : la croissance prévue des véhicules électriques à batterie (VE) devrait faire augmenter la demande de lithium et de cobalt au-dessus de la rampe de production prévue pour les années à venir, ce qui pourrait affecter les VE, mais également les appareils grand public et d'entreprise tels que les ordinateurs portables, tablettes et smartphones.² Cependant, les tensions géopolitiques entre la Chine et les économies occidentales ont récemment eu un impact sur les chaînes d’approvisionnement, avec également des conséquences potentielles futures. 

Premièrement, la Chine est soumise à des contrôles à l’exportation qui limitent sa capacité à acheter des puces critiques, ainsi que les technologies et les logiciels nécessaires à la fabrication des puces dans le pays³ (cf. article Gen AI chip demand fans a semi tailwind… for now). En juillet, la Chine a annoncé qu’elle commencerait à imposer ses propres contrôles sur les exportations de germanium et de gallium.⁴ 

Deuxièmement, certains analystes ont exprimé leurs inquiétudes quant au fait que la Chine pourrait également restreindre l'exportation des 17 éléments qui composent les TR (utilisés pour l'électronique, les énergies renouvelables, l'aérospatiale, l'automobile et la défense) en 2024, ce qui entraînerait d'éventuelles pénuries pour les fabricants occidentaux cette année-là et celle d’après.⁵ De plus, certaines des sources alternatives de matières premières importantes pour les technologies se trouvent dans des zones géographiques rendues peu fiables à long terme en raison de facteurs politiques, réglementaires ou sociaux.⁶

Il y a déjà eu des pénuries de matières premières qui ont affecté les industries technologiques. Par exemple, la pénurie de tantale en 2000 a eu un impact sur l’approvisionnement en condensateurs.⁷Mais ce qui pourrait être sans précédent en 2024 et 2025, c’est que ces pénuries pourraient concerner simultanément des dizaines de matières premières différentes.⁸ Également sans précédent, les industries dépendantes de ces matériaux jouent un rôle beaucoup plus important qu’auparavant dans l’économie. On estime que ces industries rapportent plus de 160 milliards de dollars par an, ou (dans le cas des semi-conducteurs ou des moteurs de véhicules électriques (VE)) valent des sommes moindres, mais restent essentielles à l’innovation, à la croissance et à la sécurité nationale (figure 1).⁹

Quand on parle de ces pénuries, les délais comptent 

À très court terme, de nombreuses entreprises qui ont besoin de germanium et de gallium disposent de stocks qui devraient durer jusqu'au premier semestre 2024. Après cela, le gallium pourrait être le plus grand défi à acquérir.¹⁰

À plus long terme, des mines et des fonderies pourront être construites. Le gallium est principalement produit comme sous-produit de la production d’aluminium à partir de la bauxite¹¹, et il existe des gisements de bauxite dans des dizaines de pays et sur tous les continents.¹² De même, les gisements de terres rares ne sont souvent pas si rares et des mines pourraient être construites en Australie, en Angola, en Afghanistan, au Canada et aux États-Unis au cours des prochaines années.¹³

D’ici là, trois grandes mesures pourraient être prises pour contribuer à atténuer les vulnérabilités de la chaîne d’approvisionnement face aux pénuries existantes ou probables de matériaux. 

• Recyclage des déchets électroniques : à l’échelle mondiale, l’industrie électronique gaspille un énorme volume de métaux à forte valeur, d’une valeur collective estimée à plus de 50 milliards de dollars par an.¹⁴ Bon nombre de ces éléments sont souvent vulnérables aux perturbations de la chaîne d’approvisionnement. Une augmentation rapide du recyclage pourrait contribuer à stimuler l’offre, et une poussée vers des technologies innovantes de recyclage des déchets électroniques pourrait contribuer à accélérer encore davantage ce phénomène. 
• Réseaux d'approvisionnement numériques : Ils permettent aux industries de faire plus avec moins. Les chaînes d’approvisionnement appuyées par le numérique peuvent anticiper et planifier les pénuries de matières premières et les atténuer en acheminant exactement les bons minéraux au bon endroit, au bon moment, avec moins de déchets. On ne s’attend pas à ce qu’ils empêchent les pénuries de se produire, mais ils peuvent contribuer à les rendre moins graves ou moins longues. La création de DSN est souvent en synergie avec d'autres efforts de chaîne d'approvisionnement durable, y compris, par exemple, la collaboration et l'incitation des réseaux de fournisseurs à réduire d'autres formes de déchets, y compris les émissions de gaz à effet de serre (GES) (cf. article, Semiconductor sustainability: Chips take a smaller byte out of resources).  
• Stockage : à titre d’exemple, les États-Unis disposent actuellement de réserves stratégiques de pétrole, de céréales, d’or en lingots, d’hélium et de matières premières essentielles à la défense militaire^.15 Serait-il judicieux de créer des réserves analogues de matières premières critiques pour les véhicules électriques et les semi-conducteurs ?  

Elémentaire, pas seulement mon cher Watson 

Jusqu’à présent, nous avons seulement discuté des métaux en tant que tels. Mais les chaînes d’approvisionnement technologiques et des semi-conducteurs ne concernent pas seulement les matières premières. Ils concernent également : 

1. Des matériaux raffinés, transformés et purifiés. Le néon ou le silicium de faible pureté sont abondants. Mais le gaz nécessaire aux lasers dans la fabrication de semi-conducteurs et le silicium pour les lingots doivent être ultra purs, et les sources de matériaux ultra purs sont très concentrées : l’Ukraine est la source d’environ 50 % du néon de qualité semi-conducteur,¹⁶ tandis que la Chine est la source de 80 % de l’approvisionnement mondial en sillicium polycristallin (utilisé à la fois pour la fabrication de semi-conducteurs et pour l’énergie solaire).¹⁷
2. Composés spéciaux fabriqués. Il peut s'agir d'une résine époxy ou d'une résine, d'un liquide ou d'un gaz de nettoyage spécial, ou d'un type de plastique.¹⁸ Toute incertitude géopolitique, tremblement de terre, typhon, ouragan, incendie, inondation, sécheresse ou pandémie pourrait entraîner une interruption importante et durable de la chaîne d’approvisionnement. 

Des stratégies telles que le recyclage, les DSN et une fabrication de semi-conducteurs plus durable (cf. article Semiconductor sustainability: Chips take a smaller byte out of resources), ainsi que le stockage pourraient aider. Alors que la construction d’une nouvelle mine prend entre cinq à dix ans, la construction d’une nouvelle usine, par exemple, dure environ deux à trois ans.¹⁹

L'essentiel 

Le monde a produit 57,4 millions de tonnes de déchets électroniques en 2022,²⁰ dont seulement 17 % ont été formellement collectés et recyclés,²¹ bien qu'il existe d'importantes variations régionales, les États-Unis recyclant environ 15 % de ces déchets en 2019 alors que l'UE atteignait 42,5 % en 2022.²² Selon les tendances actuelles, le nombre de déchets électroniques devrait atteindre 75 millions de tonnes d'ici à 2030.²³ Il existe diverses sources de déchets électroniques : les gros appareils électroménagers représentent à eux seuls plus de la moitié des déchets électroniques dans l'Union européenne, mais les technologies de l'information, les télécommunications, et l’électronique grand public représente près de 30 % dès 2020.²⁴ L’Union internationale des télécommunications s’est fixé comme objectif que le recyclage des déchets électroniques atteigne 30 % à l’échelle mondiale, mais cet objectif ne sera probablement pas atteint.²⁵

Pourquoi n’y a-t-il pas davantage de déchets électroniques recyclés ? À haut niveau, c’est souvent parce que ce n’est pas rentable. Le recyclage est coûteux et rapporte peu. Cela est principalement dû au fait que chaque appareil contient un mélange d’éléments recyclables, souvent liés chimiquement et physiquement à d’autres éléments ou composés tels que des soudures, des plastiques et des céramiques.²⁶ L’extraction des métaux nécessite du travail, de l’énergie, des processus chimiques et physiques et conduit souvent à la formation de déchets dangereux ou nocifs.²⁷ Une grande partie du recyclage actuel s’effectue en extérieur, là où les déchets électroniques toxiques sont produits. Par exemple, les déchets électroniques des pays développés sont souvent expédiés et traités dans les pays en développement, ce qui a un impact particulier sur la santé des femmes et des enfants : entre 2,9 et 12,9 millions de femmes risquent d'être exposées à des déchets électroniques toxiques du fait de leur travail dans le secteur informel des déchets, et environ 18 millions d’enfants sont employés dans les industries de traitement des déchets.²⁸

Bien que l’on estime à 15 milliards de dollars les métaux précieux contenus dans les déchets électroniques chaque année (provenant principalement des circuits imprimés),²⁹ les coûts sont parfois plus élevés, ce qui se traduit ici par un pourcentage relativement faible de déchets électroniques recyclés. Cependant, si la résilience des chaînes d’approvisionnement prévalait sur des raisons purement économiques pour les TR, le lithium, le cobalt et les semi-conducteurs, nous pourrions constater deux avantages : le pourcentage de déchets électroniques recyclés augmenterait probablement, et une plus grande partie du recyclage pourrait devoir avoir lieu dans l'Union européenne et en Amérique du Nord, contribuant ainsi à réduire les dommages environnementaux dans d'autres pays.  

Un certain nombre d’entreprises de recyclage spécialisées, de la logistique et des modèles d’affaires circulaires ont vu le jour et représentent une base sur laquelle une telle expansion du recyclage peut s'appuyer. Le gouvernement américain a récemment annoncé diverses mesures incitatives pour extraire le lithium et les ETR des déchets électroniques.³⁰

Parmi les défis élémentaires, les TR sont l’un des plus importants, car les aimants activés par les TR se trouvent dans les véhicules électriques, les éoliennes, les systèmes de défense et bien plus encore.³¹Une solution intéressante à plus long terme pourrait être trouvée au Vietnam. Selon l’United States Geological Survey (USGS), le Vietnam possède le deuxième plus grand gisement de terres rares au monde, avec des réserves estimées à 22 millions de tonnes, après la Chine.³² Et elle a déjà commencé à augmenter sa production, avec une production de terres rares brutes de 4 300 tonnes en 2022, dix fois supérieure à celle de l’année précédente, et avec un objectif de 2 millions de tonnes d’ici à 2030.³³

Combien coûterait un stock stratégique de gallium aux États-Unis ou dans l’Union européenne ? Le gallium de faible pureté coûte environ 280 dollars par kilogramme, tandis que le gallium pur à 99,99999 % coûte environ 450 dollars par kilogramme et que l'or coûte environ 66 000 dollars par kg.³⁴ Les grands utilisateurs de gallium à des fins électroniques utilisent « des dizaines de tonnes » par an,³⁵ donc une réserve sur trois ans serait d'environ 20 millions de dollars (non purifié) à 30 millions de dollars (purifié). 

Non seulement les TR et d’autres métaux importants, tels que le gallium et le germanium, sont extraits en Chine, mais ils y sont également généralement fondus.  

Si les restrictions commerciales entre la Chine et l’Occident s’intensifient encore et que l’industrie technologique utilise de plus en plus divers éléments difficiles à obtenir, le renforcement de la résilience de la chaîne d’approvisionnement nécessitera probablement de réduire la concentration des matières premières et de construire davantage de mines et de fonderies à terre ou à proximité des côtes à long terme. À court terme, la résilience peut également être renforcée au travers des investissements dans le recyclage des déchets électroniques, les réseaux d’approvisionnement numériques et le stockage.  

Ces initiatives nécessiteront des milliards de dollars d’investissement, mais les industries qui dépendent de ces matériaux valent cent fois plus en termes de revenus annuels.