Environnement

La pollution aux terres rares gagne l’Europe

De plus en plus de terres rares, métaux qui composent les produits high-tech, sont relâchées dans la nature. Elles contaminent des cours d’eau européens

Ils s’appellent gadolinium, cérium, néodyme, lanthane ou encore samarium. Ces éléments chimiques appartiennent à une classe de métaux stratégiques pour nos applications high-tech: les terres rares. Leur exploitation en Chine – qui détient le quasi-monopole – est vivement critiquée pour les dégâts environnementaux qu’elle occasionne. Leur extraction et leur purification engendrent des effluents toxiques acides ou encore radioactifs. Les cours d’eau, comme le fleuve Jaune qui traverse la ville de Baotou, charrient ces polluants ainsi que des terres rares passées entre les mailles des procédés hydrométallurgiques. Ce dernier type de pollution n’est pas une exclusivité chinoise: une étude publiée récemment dans Earth and Planetary Science révèle que le Rhin est contaminé par du lanthane et du samarium. Les auteurs de la publication mettent en garde contre la généralisation de ce phénomène.

Les terres rares portent mal leur nom car elles sont présentes dans la plupart de nos sous-sols, à l’état de traces. Ces substances constituent d’ailleurs un outil de recherche souvent utilisé par les géochimistes pour comprendre le fonctionnement des milieux aquatiques. C’est en ayant recours à cet outil d’analyse que Michael Bau, professeur à l’Université de Brême, s’est rendu compte en 2010 que le Rhin transportait des quantités significatives de samarium d’origine anthropique. Le chercheur a très rapidement trouvé la cause de cette pollution: une usine chimique produisant des catalyseurs, située à Worms (Allemagne), à 70 km au sud de Mayence. Le chercheur avait déjà identifié cette fabrique comme source de rejet de lanthane un an auparavant.

«C’est la première fois que l’on diagnostique ces deux substances dans nos cours d’eau, précise le professeur allemand. Cependant, dans les années 1990, c’était le gadolinium qui avait fait son apparition. Il est maintenant omniprésent et en quantités croissantes. Ces observations sont révélatrices de ce qui attend l’Europe dans les quinze ans à venir: la contamination des milieux aquatiques par des éléments exotiques comme les terres rares.» Pour savoir de quoi il retourne, le géochimiste a quantifié la présence de ces nouveaux contaminants le long du Rhin, depuis leur point de rejet jusqu’à la mer du Nord. Il a ainsi calculé que le fleuve charriait annuellement jusqu’à 5700 kg de lanthane, 584 kg de samarium et 730 kg de gadolinium issus des activités humaines.

Toutefois, les concentrations de terres rares libres en solution ne sont pas alarmantes pour le moment: leurs niveaux, de l’ordre de la centaine de nanogrammes (ng) par litre (1 ng vaut 1 millionième de milligramme), se situent bien au-dessous des valeurs limites pour lesquelles des effets toxicologiques sont connus. Mais il n’en va pas de même dans la périphérie de l’émissaire, souligne l’étude. Là, en 2010, la somme des terres rares a atteint une concentration 50 fois supérieure à ces valeurs. Or cet endroit est un lieu prisé pour la pêche… Et les terres rares sont connues pour s’accumuler dans les tissus des carpes. «Aucune étude n’a été faite sur les poissons du lieu, mais il y a fort à parier qu’ils ne sont pas bons à manger», ajoute Michael Bau.

L’émission de samarium et de lanthane dans le Rhin n’est ni accidentelle ni momentanée, ces produits sont issus des eaux de lavage de l’usine. Si cette dernière ne s’en soucie pas, c’est qu’elle a une bonne raison: actuellement, il n’existe aucun texte européen légiférant sur le rejet de ces substances toxiques. Et les connaissances à leur sujet font cruellement défaut. Le peu de données écotoxicologiques existantes porte sur les effets des terres rares prises une à une. «Or ces dernières ont toutes des propriétés chimiques voisines, commente Françoise Elbaz-Poulichet, du laboratoire HydroSciences Montpellier. Elles ont donc des toxicités très proches, qui se conjuguent vraisemblablement.»

Au début des années 2000, la scientifique a été la première à mettre en évidence la présence de gadolinium dans les rivières françaises. Durant la même période, des observations similaires ont été faites ailleurs en Europe ainsi qu’aux Etats-Unis. On sait depuis 2009 que certains affluents suisses du Rhin (la Thur, la Töss et l’Aar) possèdent eux aussi des teneurs en gadolinium très supérieures aux valeurs naturelles. «Il nous a fallu un moment avant de comprendre que ces contaminations étaient dues à l’augmentation des examens par IRM», commente la chercheuse. Employé comme agent de contraste, le gadolinium est injecté au patient avant l’examen. Il est ensuite excrété dans les urines et n’est pas enlevé par les traitements usuels d’épuration des eaux, d’où sa dissémination dans le milieu naturel.

D’après l’hydrochimiste française, «la problématique de la pollution par les terres rares ressemble beaucoup à celle des médicaments. Ces substances se trouvent à petites doses dans l’environnement mais persistent longtemps, et on ne connaît pas leurs effets à long terme.» D’autant que leur émission dans l’environnement risque de s’envoler. Des smartphones aux GPS, en passant par les énergies vertes, éoliennes ou voitures électriques en tête, les terres rares sont en effet de plus en plus utilisées par l’industrie et, vu l’engouement de nos sociétés pour ce type de produits, leur consommation n’est pas près de s’arrêter.

Carmen Casado, du Centre suisse d’écotoxicologie appliquée (Centre Ecotox Eawag/EPFL) prévient: «On considère aujourd’hui que la toxicité associée à ces éléments est faible car ils sont présents en faible concentration dans l’environnement. Mais il est probable que le volume de ces contaminants dits «émergents» augmentera à l’avenir.» A titre d’exemple, lors de ces dix dernières années, les teneurs de la Havel – une rivière qui arrose Berlin – en gadolinium ont été multipliées par quatre et l’élément chimique se retrouve désormais dans l’eau potable de la ville. «On le trouve même dans les lacs les plus purs. Si on veut anticiper les problèmes futurs, il faut dès aujourd’hui accroître la surveillance de nos cours d’eau», conclut Michael Bau.

«Il est probable que le volume de ces contaminants dits «émergents» augmentera à l’avenir»

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