Industrie nucléaire : l’urgence d’optimiser la production du zirconium pour accroître l’offre en électricité en Afrique

Le zirconium, produit issu du zircon, n’est pas un métal très connu du grand public. Pourtant aux yeux des spécialistes, cette ressource du sous-sol (de la croûte terrestre) est un minerai critique et est par conséquent tout aussi précieuse que le cobalt, le lithium, le gallium, les terres rares légères ou lourdes, le tungstène, le graphite ou l’indium. Il est commercialisé sous la forme de farine de zircon/sable moulu, opacifiant de zircon, réfractaires (zircone), produits chimiques à base de zircon et bien d’autres applications.

Il est utilisé notamment pour la fabrication des écrans plasma, dans les matériaux de construction, l’industrie aérospatiale, et surtout dans l’industrie du nucléaire, plus précisément dans la construction d’enceintes de confinement pour contenir les émanations radioactives et empêcher leur propagation dans la nature. Comme l’enceinte de confinement de Tchernobyl en Ukraine, construite après la catastrophe nucléaire de 1986. 

La volonté de construire des sous-marins à propulsion nucléaire a conduit à retenir le zirconium comme seul élément de structure pouvant convenir pour la construction d’un réacteur compact,

rappelle le site Techniques de l’ingénieur. Les experts des minerais rares et critiques affirment que c’est au début des années 1950 que le zirconium a été confirmé comme un matériau de gainage de combustible nucléaire et qu’il a été décidé

d’utiliser un alliage de zirconium dans les gaines de combustible nucléaire.

Cette décision, les autorités du pays de l’Oncle Sam la devaient à l’amiral Hyman Rickover de la marine américaine.  

Chargé de développer des navires et des sous-marins à propulsion nucléaire, Rickover s’est rendu compte que le réacteur utilisé dans les navires devait être compact, il devait aussi pouvoir fonctionner lorsque le navire subissait du roulis ou tanguait, ou à un certain angle lorsque le sous-marin plongeait ou faisait surface. Un réacteur à eau pressurisée (REP) a été envisagé, avec comme besoin un matériau de gainage du combustible nucléaire qui résisterait à la corrosion à des températures élevées sur de longues périodes, qui maintiendrait son intégrité dans un environnement de rayonnement intense et n’absorberait pas les neutrons nécessaires à la réaction nucléaire,

explique Mordor Intelligence Industry Reports. Métal dur, argenté et satiné, le zirconium est développé pour des applications nucléaires à cause de sa transparence aux neutrons et pour sa bonne stabilité chimique à haute température.  C’est un opacifiant. Ses principaux domaines d’applications sont la fonderie (ou aciérie) et la céramique.  

Compte-tenu de sa très bonne transparence aux neutrons, les alliages au zirconium servent surtout de gaines isolantes autour des crayons de combustible des réacteurs dans les centrales,

explique pour sa part le géologue-économiste français Mathieu Leguérinel, interviewé par le magazine L’Usine Nouvelle.

Premier pays producteur, l’Australie totalise 900 000 tonnes en 2014   

Selon les experts en effet, un réacteur à eau bouillante (REB) contient environ 44 tonnes de zirconium tandis qu’un réacteur à eau pressurisée (REP) en contient autour de 29 tonnes. C’est dire l’importance de ce métal. Dans le secteur de la joaillerie, les pierres de zircon, réputées pour leur apparence esthétique, servent à la fabrication des bagues, des boucles d’oreilles et des bracelets. Seul bémol cependant : si le zircon est présenté comme un minerai assez répandu sur la terre, ses limites demeurent la faible teneur de minéraux lourds (zirconium) dans les gisements alluviaux littoraux où ils sont le plus souvent disséminés. Les experts estiment que les blocs extraits contiennent plus de concentration d’ilménite et de rutile que de zirconium (entre 1% et 50% pour le zircon). Le zircon coexiste avec le hafnium et il y a lieu de les séparer pour extraire le zirconium.  

Jusqu’en 2015, la production mondiale du zircon est dominée par l’Australie, dont le potentiel d’exploitation est estimé à 500 000 tonnes, selon un classement publié le 16 avril 2016 sur la plateforme digitale de la Société Chimique de France. Soit 43% en valeur relative selon statista.com, un cabinet de conseils allemand basé à Hambourg, spécialisé dans la production et la publication de données économiques. La production du pays enregistrait alors une forte baisse de 400 000 t comparée aux 900 000 t annoncées en 2014 par l’agence américaine de Géologie (US Geological Survey, USGS), une institution créée en 1879 et rattachée au ministère américain de l’Intérieur, ayant pour mission d’étudier l’évolution annuelle de l’exploitation du zircon dans le monde.

L’Afrique du Sud, premier pays africain, avec une production de 380 000 t en 2015

L’Afrique du Sud suit avec 380 000 tonnes en 2015 contre 170 000 t en 2014. Soit une augmentation de 210 000 tonnes contrairement au maillot jaune australien. Détentrice de 28% de la production mondiale, selon statita.com, la nation arc-en-ciel est le premier pays africain producteur de zircon. En 2018, sa production représentait 59% de la production mondiale de zircon d’après Mordor Intelligence. Elle devançait de très loin celle de la Chine en 2015 (9%), des Etats-Unis (5%), du Mozambique (5%), de l’Indonésie (4%) et de l’Inde (2%).

Le Mozambique est classé deuxième pays africain, bien qu’il ne détienne que 5% de la production mondiale en 2015 (20% en 2018, selon Mordor Intelligence). Il totalise 50 000 tonnes en 2015 contre 56 000 t en 2014 soit une baisse de 6000 tonnes en un an. Cependant, la production de zircon au Mozambique demeure très faible comparée à celle d’ilménite également contenue dans les sables minéraux. En 2022, ce pays de l’Afrique australe a produit 58 359 t de zircon et extrait 45 200 tonnes de concentré de zircon à l’aide de quatre dragues. En revanche, la quantité d’ilménite était de 1,088 million de tonnes. Au second trimestre 2015, Kenmare Resources PLC a extrait 13 400 tonnes de zircon soit une augmentation de 6% par rapport aux 12 600 t extraites à la même période en 2014. La production du rutile était de 8 900 t.  

Au Sénégal, GCO investit plus de 650 millions de dollars US

Le 14 octobre 2016, Moustapha Niasse, alors président de l’Assemblée nationale du Sénégal, affirmait que son pays occupait la troisième place dans le classement des pays producteurs de zircon.

Faut-il le rappeler, les ressources dont recèle le sous-sol sénégalais, outre le pétrole et le gaz, qui sont à l’ordre du jour présentement, intègrent aussi les sables titanifères de Djiffer, le zircon, dont notre pays est le 3^ème producteur mondial (…),

indiquait-il à l’ouverture officielle de la session unique ordinaire 2016-2017 de l’Assemblée nationale. Pourtant, après le croisement des données publiées par la Société chimique de France et l’Agence américaine de géologie, Afrik Chek, un journal de fact-checking, constate que le pays de Macky Sall ne figure même pas dans le top 5 des grands producteurs. C’est depuis avril 2014 que la société Grande Côte Opération (GCO), une filiale du géant français Eramet, exploite le site minier de Diogo, au nord de Dakar, sur la côte nord-ouest du pays, où elle a construit la plus grande drague minière au monde. 

Cette concession minière de 106 km le long de la côte ouest-africaine est reliée au port de Dakar et aux autres infrastructures existantes par une voie ferrée de plus de 28 km. GCO a construit dans ladite enceinte portuaire plus de 30 000 mètres carrés d’entrepôts. Les prévisions de GCO dès sa première année d’activité étaient estimées à 80 000 t de zircon et 600 000 t d’ilménite, selon Bruno Delanoue, le président de la filiale d’Eramet. Ce volume devait classer le Sénégal au 7ème rang mondial.

Mais dans les faits, le volume de la production sénégalaise en 2015 s’établissait à 45 200 tonnes, loin en-deçà de ces objectifs. Au dernier trimestre de la même année, la production était de « 13 614 tonnes » contre « 31 634 tonnes » durant les neuf premiers mois de 2015, d’après le 3^ème rapport trimestriel de GCO en 2016. Fin 2016, le troisième rapport trimestriel de GCO pointait « 36 165 tonnes » de zircon extraites des sables de Djogo. Sur les 362 000 t de sable minéralisé annoncées au 1^er semestre de 2021, la part de production sénégalaise de zircon n’était que de 28 000 t, « en recul de 2% ». Les ventes étaient également « en baisse de 9% par rapport au 1^er semestre 2020 ». Au total, en huit ans d’exploitation, GCO n’a extrait que 10% de zircon et 85% d’ilménite dans les plus de 804 000 tonnes de concentrés de sables minéralisés exploitées dans la Grande Côte, sur le littoral du pays. Les 5% restants étaient répartis entre le rutile et le leucoxène. Pour un chiffre d’affaires de 214 millions d’euros (140 milliards de F CFA)et un Ebitda positif de 67 milliards de F CFA.  

En août 2022, GCO annonçait un nouveau plan de développement. Ses investissements au cours des deux dernières années se chiffraient à plus de 650 millions de dollars US, faisant de la société le 2^ème plus gros investisseur du Sénégal. Eramet Resources plc, la société mère de GCO est classée parmi les cinq principaux acteurs du marché du zirconium dans le monde aux côtés de Iluka Resources Limited (le plus grand producteur mondial de zircon), Rio Tinto, Tronox Holdings PLC et Kenmare Resources PLC. Le zircon sénégalais est destiné au marché européen, américain et asiatique. Une importante quantité de la production est vendue auprès d’une filiale implantée en Norvège.

A Tyssedal, le minerai est alors transformé en laitier et en fonte de haute pureté. Ce minéral « lourd » est classé parmi les métaux jugés hautement critiques pour l’industrie française. Car les 2 200 t de zirconium que produit ce pays européen sont trop insuffisantes pour satisfaire ses besoins en cette matière première. Aussi la France importe-t-elle chaque année environ 23 000 tonnes de zircon que l’entreprise sidérurgique Framatome transforme en éponges de zirconium à Jarrie (Isère). Framatome est une ancienne propriété d’Areva devenue filiale d’EDF. Les éponges de zirconium sont ensuite laminées à Rugles (Eure). En novembre 2019, Eramet a obtenu des permis de recherche dans les sables minéralisés à Akonolinga, dans la région du Centre Cameroun. Selon un communiqué publié à l’époque par le groupe minier et métallurgique français, ces permis

ont fait l’objet de campagnes préliminaires d’exploration minière, qui ont identifié un fort potentiel en rutile, minéral titanifère de sables minéralisés utilisés essentiellement dans la production de pigments.

Le Kenya joue les prolongations sur le site de Kwale et le gisement de Bumamani

Au plan mondial, le Kenya s’est classé 9^ème en 2015, après l’Inde (40 000 t). Le pays totalisait une production de 22 400 tonnes. Depuis fin 2013, les sables minéraux du site minier du comté de Kwale sont exploités par l’Australien Base Resources. Au premier trimestre 2017, la société a extrait 2474 tonnes de zircon contre 2550 t au dernier trimestre 2016. Un résultat légèrement en baisse au regard des prévisions de Base Resources, qui, pour la même année, tablait sur une augmentation de sa production de zircon (33 000t à 37 000t), de rutile (88 000 à 93 000 t) et d’ilménite (450 000 à 480 000 tonnes).

Cette contreperformance de début 2017 vaut également pour les ventes de zircon (seulement 8 069 t contre 9 432 t au dernier trimestre 2016). En juin 2022, la société australienne a bénéficié d’une rallonge de son permis d’exploitation jusqu’en décembre 2024, suite à la découverte d’autres ressources jusque-là inexploitées sur le gisement de Bumamani. Soit une durée de vie supplémentaire de 13 mois pour le projet dont le permis avait déjà bénéficié d’une première prolongation en 2022.

Le démarrage de cette phase de rallonge était prévu pour mars 2023. Le potentiel d’exploitation de ce gisement sur cette période pourrait avoisiner 20 000 t de zircon, 42 000 t de rutile et 171 000 t d’ilménite. Mais Base Resources se fixe l’objectif de produire jusqu’à 22 000 à 27 000 t de zircon, entre 62 000 et 73 000 t de rutile, et un volume d’ilménite compris entre 260 000 et 310 000 t. Sur le site de Kwale, la capacité de production escomptée en 2022 était de 24 000 à 28 000t de zircon, 73 000 à 83 000 t de rutile et entre 310 000 et 340 000 t d’ilménite.  

En Tanzanie, la production de zircon et de monazite du projet Fungoni vendue aux Chinois

La Chine est l’un des plus grands consommateurs mondiaux de minéraux de zircon. En octobre 2017, la société chinoise Hainan Wensheng avait conclu avec Strandline Resources un accord en vue de la vente de la production tanzanienne de zircon et de monazite du projet Fungoni. Ce deal devait permettre à Strandline Resources de réunir les 30 millions de dollars USD nécessaires pour constituer le capital nécessaire pour l’exploitation de ce projet juteux, devant générer des revenus de 168 millions de dollars sur toute la durée de vie de la mine.  

En contrepartie, la partie tanzanienne s’engageait à vendre au « gourmand » chinois (Hainan Wensheng) l’un des leaders de la consommation de ce type de minéraux et de terres rares dans le monde) la totalité de la production prévisionnelle de zircon/monazite à extraire du site de Fungoni. Les prix de vente devaient alors être supérieurs aux prévisions contenues dans l’étude de faisabilité définitive.   

Fait important, cet accord ouvre à Strandline la voie pour finaliser le financement du projet, la société reste sur la bonne voie pour débloquer l’importante valeur de ce qui est le premier dans son porte feuille d’actifs de sables minéraux,

précisait le directeur général du producteur australien de minéraux, Luke Graham. Toujours dans le cadre de la recherche des fonds, Strandline Resources avait déjà conclu en 2020 avec le Sud-africain Nedbank, un accord de facilité de crédit destiné à financer une partie des travaux du projet Fungoni.

Le 6 avril 2022, la société australienne annonçait la levée de 37,8 millions de dollars USD soit 50 millions de dollars australiens pour financer le développement de ses activités minières. Elle déclarait vouloir émettre à cet effet 116,3 millions d’actions ordinaires destinées à financer le développement de ses sables minéraux en Tanzanie et en Australie, où elle exploite la mine de Coburn.

Une production mondiale de 2,00 millions de tonnes escomptée en 2028

Au dernier trimestre 2021, la tonne de zircon s’écoulait à 1590 USD soit une hausse de 23% en glissement annuel. Michaël Carvill, le directeur général de Kenmare Resources, une compagnie productrice d’ilménite, du zircon et du rutile au Mozambique, confirmait cette performance en ces termes :

En 2021, nous avons obtenu des prix moyens plus élevés pour tous les produits par rapport à 2020 et les perspectives pour 2022 restent soutenues.

La taille du marché du zirconium devrait passer de 1,62 million de tonnes en 2023 à 2,00 millions de tonnes d’ici 2028, à un TCAC de 4,30% au cours de la période de prévision (2023-2028). Telles sont les prévisions d’une étude publiée sur le site mordorintelligence.com intitulée « Analyse de la taille et de la part de marché du zirconium – tendances et prévisions de croissance 2023-2028 ». Ces bonnes perspectives s’expliquent sans doute par la forte demande exprimée ces dernières années par la Chine, l’une des premières puissances nucléaires au monde. L’Empire du milieu possède 50 réacteurs nucléaires tous fonctionnels d’une capacité nette combinée de 47 518 MW. Et le pays rêve encore plus grand.

L’Initiative chinoise de recherche sur l’énergie atomique prévoit que, d’ici 2035, l’exploitation des centrales nucléaires pourrait atteindre environ 180 GW. La croissance positive annoncée entre 2023 et 2028 est favorisée par l’accent croissant qui est mis sur le développement de ces ressources nucléaires en Asie-Pacifique notamment, selon Mordor Intelligence. Premier pays producteur d’acier dans le monde, la Chine représenterait 53% de la production totale d’acier, soit 1950,5 tonnes métriques, selon un rapport publié par l’Association mondiale de l’acier.

En 2021, le gouvernement chinois a approuvé la construction de nouvelles aciéries soit au total 43 nouveaux EAF d’une capacité totale d’acier brut de 29,33 millions de tonnes métriques par an. Toutes choses qui vont stimuler le marché des réfractaires, tout comme la demande de sable et de farine (sable usiné) de zircon, et augmenter ce faisant la consommation de zirconium dans ce pays asiatique, où fleurissent des bâtiments résidentiels et commerciaux, entre autres activités d’infrastructures.

Le développement croissant des industries utilisatrices de fer, d’acier, de ciment, d’énergie, des produits chimiques et de la céramique, au plus fort de la relance post-covid-19, la croissance des fonderies et des réfractaires et l’utilisation accélérée des revêtements de surface, sont d’autres facteurs de la croissance de ce marché aux perspectives fort prometteuses. La demande s’exprime également dans le secteur de la santé, notamment l’orthopédie et « les normes d’émission strictes relatives à l’industrie automobile ». Autant de facteurs qui « devraient créer des opportunités pour le marché », selon la même analyse.