Durabilité
Nickel Vert : Alimenter le Futur de l’Énergie Propre
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Le monde est actuellement en pleine transition énergétique verte et les batteries jouent un rôle clé dans ce parcours. En tant que composants cruciaux de diverses technologies modernes, les batteries rechargeables alimentent tout, des smartphones et ordinateurs portables aux véhicules électriques (VE) et aux systèmes de stockage d’énergie.
Parmi les types de batteries, les batteries lithium-ion sont les plus populaires et les plus largement utilisées. Un ingrédient clé de ces batteries est le nickel (Ni), le cinquième élément le plus commun sur notre planète.
Il n’est pas seulement présent en abondance dans la croûte terrestre et le noyau, mais il se trouve également dans les météorites, aux côtés du fer. Présent naturellement dans le sol et l’eau, le nickel est un nutriment essentiel pour les plantes.
Le nickel possède de nombreuses propriétés physiques et chimiques exceptionnelles, ce qui le rend indispensable dans des centaines de milliers de produits. Celles‑ci incluent un point de fusion élevé de 1453 °C, une résistance à la corrosion et à l’oxydation, une grande malléabilité, une recyclabilité et des propriétés magnétiques à température ambiante.
Il s’alliage facilement, notamment avec le chrome et d’autres métaux pour produire des aciers inoxydables et résistants à la chaleur.
Utilisé dans 1,97 million de tonnes d’acier inoxydable et 210 kilotonnes d’alliages non ferreux chaque année, le nickel est devenu un élément hautement stratégique et difficile à remplacer. Ces applications améliorent la longévité des produits et l’efficacité des moteurs, contribuant ainsi à la durabilité.
Alors que l’acier inoxydable représente la majorité (65 %) des utilisations du nickel, les batteries constituent le deuxième plus grand cas d’utilisation à 16 %.
Le nickel est utilisé dans les batteries pour offrir une densité énergétique plus élevée et une plus grande capacité de stockage à moindre coût. Avec la montée de la fabrication et de l’adoption des VE ainsi que l’importance croissante des systèmes de stockage d’énergie pour équilibrer l’offre et la demande, la demande de nickel suit une trajectoire ascendante.
En termes de chiffres, 70 % de la production annuelle mondiale actuelle de nickel, soit 3 millions de tonnes, est destinée au secteur de l’acier inoxydable, tandis qu’environ 3 millions de tonnes de Ni seront nécessaires uniquement pour la production de batteries d’ici 2040. Ce Ni supplémentaire sera alimenté par la décarbonisation du secteur des transports grâce à l’utilisation d’électrodes de batterie à base de Ni dans les VE.
En conséquence, la demande mondiale de nickel doublera pour atteindre 6 millions de tonnes par an.
Dépôts de nickel riches en quantité, complexes en qualité
En tant que métal relativement abondant, le nickel se trouve partout dans l’environnement. Cependant, uniquement en traces. Présent partout dans le sol, une concentration plus élevée de nickel se trouve dans plusieurs minerais minéraux, y compris les oxydes, sulfures et silicates.
À l’échelle mondiale, les ressources de nickel sont estimées à environ 350 millions de tonnes, les principaux gisements se trouvant en Australie, Indonésie, Afrique du Sud, Russie et Canada. Ces cinq pays détiennent ensemble plus de 50 % des ressources mondiales de nickel.
Alors que près de 80 % du nickel extrait l’a été au cours des trente dernières années, les réserves de l’élément ont tout de même augmenté. Cela est dû à une exploration accrue par les sociétés minières, une meilleure connaissance de nouveaux gisements dans des zones reculées et des technologies améliorées permettant de traiter davantage de nickel, notamment les minerais de nickel à faible teneur.
En ce qui concerne la production de nickel, 60 % dépend des minerais sulfureux de haute qualité contenant 1,5–4 % en poids de Ni. Le reste provient de variantes de minerai de faible qualité comme les latérites, qui ont une teneur moyenne en Ni de 1,5 % en poids. Celles‑ci sont divisées en deux variantes : saprolite et limonite.
Il est intéressant de noter que les réserves de nickel sur terre sont distribuées inversement, ce qui signifie que 60 % du Ni total disponible dans la nature se trouve dans les latérites. Seulement 40 % du Ni se trouve dans les gisements de minerais sulfureux, où il existe principalement sous forme de minéraux riches en nickel binaires et ternaires comme NiS, Ni2FeS4 et (Co,Ni)3S4.
Ce qui rend les minéraux sulfureux préférables, c’est leur simplicité chimique. Cela permet une séparation efficace des impuretés de gangue (matériau commercialement sans valeur entourant ou étroitement mélangé au minéral désiré) des composés contenant du nickel en utilisant des méthodes traditionnelles comme la flottation par mousse.
Bien sûr, le problème est que les réserves de sulfures de Ni sont finies et en déclin, ne pouvant donc pas répondre à la demande mondiale croissante de nickel. Cela crée le besoin de produire du nickel de manière durable à partir de latérites à faible teneur mais abondantes.
Dans ces gisements, le nickel n’est pas présent sous forme de minéraux discrets ; il est dissous dans des silicates de magnésium complexes ou des oxydes de fer. Cela inclut les silicates de magnésium (Mg) (à savoir, les saprolites) comme (Mg,Fe,Ni)3Si2O5(OH)4 et (Mg,Fe,Ni)3Si4O10(OH)2·4H2O. Il remplace également partiellement le fer (Fe) dans la limonite, comme la goethite (Fe,Ni)OOH.
La complexité des minerais de nickel à faible teneur, tant du point de vue chimique que minéral, limite l’extraction efficace et durable du nickel pour les technologies vertes en aval.
Pour surmonter ce problème fondamental, des chercheurs du Max Planck Institute for Sustainable Materials (MPI‑SusMat) ont créé une nouvelle technique, sans carbone et économisant l’énergie, pour extraire le nickel destiné à l’acier inoxydable, aux batteries et aux aimants.
Coûts environnementaux de la production conventionnelle de nickel
Bien que le nickel joue un rôle crucial dans la fabrication des batteries, la production de cet élément n’est pas vraiment respectueuse de l’environnement, comme c’est le cas pour la plupart des extractions et traitements métalliques.
Dans le cas du nickel, son impact négatif sur l’environnement comprend la pollution de l’air, la pollution de l’eau, l’érosion des sols, la dégradation des terres, la déforestation, les déchets toxiques, la perte de biodiversité, et plus encore. La production de nickel est également un processus très énergivore, ce qui contribue aux émissions de gaz à effet de serre (GES).
La production conventionnelle de nickel émet en réalité environ 20 tonnes de CO₂ par tonne de nickel. En 2019, l’exploitation minière du nickel était responsable d’environ 120 millions de tonnes métriques d’équivalent dioxyde de carbone (CO₂e) dans le monde.
Selon l’étude du MPI‑SusMat, l’empreinte globale de l’industrie est d’environ 20‑27 tonnes de CO₂e pour chaque tonne de nickel, soit plus de 10 fois celle de l’acier, qui est de 2,3 tonnes de CO₂e par tonne. Ainsi, le nickel est un métal très nocif pour l’environnement à extraire.
Les émissions de CO₂ sont le principal moteur du changement climatique, et si l’industrie de la production de nickel souhaite le combattre et devenir neutre en carbone, ses émissions de carbone doivent être réduites drastiquement.
Il est intéressant de noter que les efforts mondiaux pour réduire les émissions de carbone impliquent la tendance à l’électrification, où l’utilisation des combustibles fossiles est remplacée par l’électricité. Cependant, ce basculement dépend fortement du nickel, ce qui réduit considérablement l’impact des initiatives et soulève des inquiétudes quant au transfert du fardeau environnemental vers la métallurgie. Selon le premier auteur de l’étude, Ubaid Manzoor, chercheur en doctorat au MPI‑SusMat:
« Si nous continuons à produire du nickel de la manière conventionnelle et à l’utiliser pour l’électrification, nous ne faisons que déplacer le problème plutôt que le résoudre. »
Ainsi, avec leur nouvelle méthode de production du nickel, les chercheurs offrent une voie durable pour extraire le métal des minerais où le plasma d’hydrogène remplace le carbone, rendant ainsi le processus sans CO₂, ce qui économise également de l’énergie et du temps. Notamment, il utilise des minerais de nickel à faible teneur, qui ont été négligés en raison de leur complexité.
Actuellement, le traitement industriel de ces minerais, à savoir les Ni‑latérites, est dicté par la structure cristallographique des phases hébergeant le Ni et par le contenu en Ni et Fe du minerai.
Les minerais de limonite avec leur faible teneur en Ni et MgO (<4 wt% Mg) sont généralement traités par lixiviation acide à haute pression (HPAL) pour récupérer le Ni et le cobalt (Co), lorsqu’ils sont présents. La demande énergétique pour cela est très élevée, variant entre 230 -570 GJ par tonne de Ni, ce qui dépasse largement les 22 GJ par tonne requis pour l’acier.
Dans ce contexte préoccupant, l’approche de l’étude promet un départ prometteur des techniques industrielles conventionnelles. En remplaçant les agents réducteurs à base de carbone (C) et de soufre (S) par de l’hydrogène, l’étude minimise les émissions directes de CO₂ et de dioxyde de soufre (SO₂).
Elle évite également l’utilisation d’acides nocifs comme l’acide sulfurique (H₂SO₄) dans le HPAL et élimine le besoin de traitements pré‑ et post‑traitements coûteux.
Révolution du traitement du nickel en une étape alimentée par l’hydrogène
La recherche, soutenue par l’Advanced Grant du Conseil européen de la recherche, a été publiée dans la revue Nature. Elle détaille le nouveau processus d’extraction du nickel1.
Leur approche complètement différente est un processus de réduction par fusion d’une charge de minerai séché entière en une seule étape métallurgique utilisant le plasma d’hydrogène.
Ce processus intègre le calcination, la fusion et le raffinage en une seule étape. Toutes ces opérations se déroulent simultanément et dans un seul four. Cela a permis à l’équipe d’extraire directement du ferronickel de haute qualité, un matériau métallique composé de fer et de nickel et utilisé comme agent d’alliage, à partir de la charge de minerai séché en une seule étape.
Par « étape unique », les chercheurs font référence à la production de ferronickel raffiné à partir de minerai séché en un seul processus métallurgique, comparé à la voie RKEF. Le RKEF, ou four rotatif à four électrique, est une méthode de production de ferronickel à partir de minerais de nickel latéritiques. Elle implique trois étapes : le calcination du minerai séché, suivi de la fusion dans un four à arc électrique (EAF), puis le raffinage pour réduire les impuretés à des niveaux acceptables.
En revanche, le processus de réduction par fusion au plasma d’hydrogène (HPSR) couvre tout cela en une seule étape.
Avec leur approche, les chercheurs ont produit des alliages de ferronickel de haute qualité et raffinés avec une cinétique de réduction rapide. L’alliage contient des impuretés minimales grâce au contrôle thermodynamique de l’atmosphère du four, ce qui a permis de réduire sélectivement le nickel. Avec du silicium (Si) inférieur à 0,08 % en poids, du calcium (Ca) sous 0,09 % en poids et du phosphore (P) presque à 0,00 % en poids, cela a permis d’éliminer le besoin de raffinage supplémentaire.
« En utilisant le plasma d’hydrogène et en contrôlant les processus thermodynamiques à l’intérieur du four à arc électrique, nous sommes capables de décomposer la structure complexe des minéraux dans les minerais de nickel à faible teneur en espèces ioniques plus simples – même sans utiliser de catalyseurs. »
– Corresponding author Professor Isnaldi Souza Filho, head of the group “Sustainable Synthesis of Materials” at MPI-SusMat
Fonctionnant entièrement avec des énergies renouvelables, le nouveau processus présenté remplace les combustibles et réducteurs à base de carbone par de l’électricité renouvelable et de l’hydrogène. Ainsi, il offre jusqu’à 18 % d’économies d’énergie et jusqu’à 84 % de réduction des émissions de CO₂.
Les preuves expérimentales de l’étude soutiennent que le HPSR en une étape est une alternative durable pour la production de métaux à partir d’oxydes et de silicates, élargissant les options d’alimentation aux minéraux à faible coût et à faible teneur.
Dans l’ensemble, cette approche durable permet l’utilisation bénéfique du nickel dans les technologies énergétiques durables tout en atténuant les dommages environnementaux causés par sa production. Le même processus peut également être appliqué à un autre élément clé des batteries, le cobalt.
Il est à noter que la montée en échelle du processus pour des applications industrielles est possible, ce qui constitue la prochaine étape pour l’équipe. Cela nécessitera la mise en œuvre d’arcs courts avec des courants élevés, l’injection de gaz, ou l’intégration d’un dispositif de brassage électromagnétique externe sous le four. Cela garantira que le métal non réduit atteigne continuellement l’interface de réaction, car c’est uniquement là que la réduction des minerais de nickel en espèces ioniques plus simples se produit.
Cela peut être réalisé grâce à des méthodes industrielles bien établies, qui permettent d’intégrer la nouvelle méthode aux processus existants.
Investir dans le nickel vert
Tesla (TSLA ) est l’un des principaux acteurs qui poussent à une extraction plus propre du nickel. Avec les véhicules électriques dépendant fortement de batteries riches en nickel, la société a commencé à sécuriser l’approvisionnement auprès de producteurs qui se concentrent sur des émissions plus faibles et des normes minières meilleures, comme les opérations de BHP (BHP ) en Australie.
Et lorsque Tesla choisit du nickel plus vert, cela influence la façon dont le reste de l’industrie envisage l’approvisionnement, ce qui explique pourquoi il joue un rôle si central dans ce domaine.
Tesla (TSLA )
Lors de l’appel sur les résultats du deuxième trimestre 2020, Musk a exhorté les mineurs à investir dans « l’extraction de nickel respectueuse de l’environnement à grande échelle » en prévision de l’augmentation de la production de VE au cours des prochaines années.
En 2022, elle a conclu un accord avec la société de métaux Talon (TSX:TLO) pour lui fournir du nickel provenant de son projet Tamarack de haute qualité dans le Minnesota. Le partenariat a été décrit comme « pour la production responsable de matériaux de batterie directement de la mine à la cathode de la batterie », a déclaré le PDG de Talon, Henri van Rooyen, soulignant que l’entreprise possède « l’empreinte carbone intégrée la plus faible du secteur ».
Parallèlement, Tesla a salué l’approche innovante de Talon concernant la découverte, le développement et la production de matériaux de batterie, qui inclut le stockage permanent du carbone et l’exploration d’extractions de matériaux novateurs.
La même année, Tesla a également signé un contrat à long terme avec Vale pour lui fournir du nickel à faible teneur en carbone provenant de ses opérations canadiennes.
Même avant cela, Tesla s’est associée au groupe BHP basé en Australie, dont la capitalisation boursière s’élève à 127,7 milliards de dollars, impliqué dans la production de nickel à faible teneur en carbone pour les VE, afin d’améliorer la résilience de la chaîne d’approvisionnement des batteries et de réduire les émissions de carbone.
Fin d’année dernière, BHP a commencé la construction de systèmes solaires hors réseau et de stockage d’énergie par batteries pour alimenter ses opérations Nickel West à Mount Kit et Leinster, qui fourniront l’élément à Tesla.
Le projet est « le premier projet d’énergie renouvelable à grande échelle hors réseau de BHP à travers nos opérations mondiales et, de manière significative, éliminera l’équivalent de jusqu’à 23 000 voitures à moteur à combustion de la route chaque année, soutenant nos objectifs de réduction des gaz à effet de serre », a déclaré la présidente de l’actif BHP Nickel West, Jessica Farrell.
En ce qui concerne la performance boursière de Tesla, ses actions se négocient actuellement à 340,20 $, en baisse d’environ 14 % cette année jusqu’à présent, après s’être redressées depuis le creux de 217,80 $ atteint le mois dernier. Cette reprise a permis aux actions TSLA de remonter lentement vers le sommet historique (ATH) de près de 484 $ atteint en décembre 2024.
TSLA Graphique du prix
Aujourd’hui, la capitalisation boursière de Tesla dépasse enfin le trillion de dollars (1,2 trillion exactement) tandis que son BPA (TTM) est de 1,82 et le ratio P/E (TTM) de 191,36.
Par ailleurs, les résultats financiers du premier trimestre 2025 montrent une baisse de 9 % du chiffre d’affaires par rapport à l’année précédente, à 21,3 milliards de dollars. Une chute importante de 20 % a été enregistrée dans ses revenus automobiles, qui s’élèvent à 14 milliards de dollars, tandis que les revenus provenant des crédits ont augmenté de 37,7 % pour atteindre 595 millions de dollars, et les revenus de génération et stockage d’énergie ont bondi de 67 % pour atteindre 2,73 milliards de dollars.
De plus, le bénéfice net a chuté à 409 millions de dollars, soit 12 cents par action, tandis que le résultat d’exploitation est descendu à 400 millions de dollars, entraînant une marge opérationnelle de 2,1 %.
Outre les incitations à la vente et la baisse des prix de vente moyens, la baisse a été attribuée à la nécessité de mettre à jour les lignes de ses usines pour commencer à fabriquer des versions rafraîchies du SUV Model Y.
Durant cette période, Tesla a produit un peu plus de 362 000 véhicules et en a livré légèrement plus de 336 000. « Bien que le changement de lignes du Model Y dans nos quatre usines ait entraîné la perte de plusieurs semaines de production au T1, le ramp‑up du nouveau Model Y continue de bien se dérouler, » a indiqué la société dans son communiqué de presse.
Tesla a également déployé 10,4 GWh de produits de stockage d’énergie au T1 2025. La société a noté que la croissance de l’infrastructure IA crée « une opportunité disproportionnée » pour ce segment afin de stabiliser le réseau.
Dans son deck destiné aux actionnaires, le constructeur a mis en garde les investisseurs contre « l’incertitude » sur les marchés due à l’évolution rapide des politiques commerciales qui impactent négativement les coûts et la chaîne d’approvisionnement. Le « dynamique », et le « changement de sentiment politique » sont attendus par Tesla comme ayant un impact sur la demande de ses produits à court terme.
Dans ce contexte, Tesla fait face à la concurrence de concurrents chinois à moindre coût sur le marché des VE et de Waymo d’Alphabet (GOOG ) dans le secteur des robotaxis.
Conclusion
Le nickel est une pierre angulaire de la transition énergétique propre, mais ses méthodes d’extraction traditionnelles nuisent à l’environnement et sapent les objectifs mêmes qu’il aide à atteindre.
Dans ce contexte, des innovations comme la fusion au plasma d’hydrogène offrent une voie prometteuse pour décarboniser la production de nickel. Cette approche de production de nickel vert du MPI‑SusMat ouvre également la porte à une électrification plus durable du secteur des transports. Sans oublier que l’alliage de nickel créé à partir de minerais à faible teneur peut être utilisé directement dans la production d’acier inoxydable, et après un raffinement supplémentaire, comme matériau d’électrode dans les batteries. Même les déchets (laitier) produits lors du processus peuvent fournir une ressource précieuse à l’industrie de la construction.
Ainsi, le nouveau processus de production de nickel durable offre un potentiel significatif d’échelle et d’avancement des VE et du stockage sur le réseau, promettant un avenir plus vert !
Études référencées:
1. Manzoor, U., Mujica Roncery, L., Raabe, D., & Souza Filho, I. R. (2025). Sustainable nickel enabled by hydrogen-based reduction. Nature, 641(8062), 365–373. https://doi.org/10.1038/s41586-025-08901-7
