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La revue du BRGM pour une Terre DurableBRGM's journal for a sustainable Earth
N° 15 > juin 2012 > 8
Sustainable development and mineral resourcespage 8
Géodynamique et ressources minéralespage 22
Vers une utilisation éco-efficace des matières premières minéralespage 56
La Terre, sourced’énergies
durables
prochain numéro décembre 2012
Siège Tour Mirabeau, 39-43 quai André-Citroën 75739 Paris Cedex 15 - France Tél. : (33) 1 40 58 89 00 - Fax : (33) 1 40 58 89 33
Centre scientifique et technique 3, avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : (33) 2 38 64 34 34 - Fax : (33) 2 38 64 35 18 www.brgm.fr
MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR
ET DE LA RECHERCHE
MINISTÈRE DE L’ÉCOLOGIE,
DU DÉVELOPPEMENT DURABLEET DE L’ÉNERGIE
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Exploitation du champ géothermique de Nesjavellir, Islande. Exploitation of the Nesjavellir geothermal field, Iceland.© BRGM - N. Giroud.
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Pour commander :BRGM Éditions - 3, av. Claude-GuilleminBP 36009 - 45060 Orléans cedex 2fax : (33) 2 38 64 36 82
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Vient de paraître ! Guide des Curiosités géologiquesde l’Aunis et de la SaintongeLa collection « Curiosités géologiques » s’élargit à la Charente-Maritime. De l’estuaire de la Gironde à l’île de Ré, partez à la découverte de 21 sites géologiques remarquables dans le deuxième département touristique de France.
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Guides géologiquesAuvergne et Ardèche
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Un potentiel minier à valoriserLa synthèse metallogénique de l’Europe décrit les principales ceintures minéralisées européennes au sens large (de l’Europe à l’Oural). Sur le « budget minéral européen » ainsi recensé figurent les principaux gisements en cours d’exploitation et ceux ayant déjà été exploités. Pourquoi s’intéresser aux gisements déjà exploités ? Parce qu’ils contribuent à mieux définir les districts ou provinces minéralisées, et donc à mieux évaluer, par des méthodes de prédictivité, le potentiel minéral de ces zones. L’évaluation
s’effectue soit spatialement, pour localiser de nouvelles ressources, soit quantitativement, pour préciser le nombre et l’importance de nouvelles cibles à partir de la connaissance de districts équivalents existant ailleurs dans le monde. Enfin, les progrès technologiques considérables réalisés dans le domaine de l’exploitation amèneront certainement à revisiter certaines mines qui avaient fermé pour des raisons techniques ou technico-économiques. Billa M., Cassard D., Deschamps Y., Salpeteur I. (2008) – Europe Mineral Resources GIS. In: 33rd International Geological Congress Oslo 2008. August 6-14th, Oslo. Abstracts on CD-ROM.
0 500 km
AluminiumAntimoineArgentBaryum
ChromeCobaltCuivreDiamant
ÉtainFluorFerManganèse
MolybdèneNickelOrPlatinoïdes
Plomb-ZincTantaleTitaneTungstène
Uranium
Carte métallogénique de l’Europe basée sur une synthèse géologique originale au 1/1 500 000 et localisant les principaux gisements européens. Metallogenic map of Europe based on an original geological synthesis at 1:1,500,000 and showing the main European mineral deposits.© BRGM, http://giseurope.brgm.fr
édito
Gwenole Cozigou Directeur pour les « Industries chimiques, métalliques, électriques et de la construction ; Matières premières », Direction Générale Entreprise et Industrie, Commission européenne
La nécessité d’approvisionner nos économies en matières premières constitue un enjeu essentiel du bien-être de la population de l’Union européenne.
Cet enjeu fut longtemps négligé, le dit approvision- nement semblant « couler de source ». Ce n’est aujourd’hui plus le cas. En effet, l’évolution de l’offre et de la demande en matières premières non agricoles et non énergétiques a changé la donne.
D’une part, l’essor économique et démographique des pays émergents, le développement de nouvelles technologies, notamment celles dites « vertes », accroissent la pression sur la demande. Des métaux classiques tels que le fer, le cuivre ou le zinc restent essentiels au fonctionnement de nos économies. Les terres rares (utilisées par exemple dans les aimants permanents des voitures électriques et des éoliennes), le gallium ou encore l’indium (utilisés dans le photovoltaïque), sont aujourd’hui indispensables à la fabrication de produits plus respectueux de l’environ-nement. D’autre part, l’offre est contrainte, non pas tant du fait d’une quelconque pénurie globale de matières premières que du « temps long » des investissements et des mesures restrictives appliquées à la production dans certains pays consommateurs et à l’exportation par certains pays producteurs.
Cette tension grandissante a bien évidemment des répercussions sur les prix et exige de prendre les devants pour soutenir la compétitivité future de l’industrie. C’est pourquoi, dès 2008, la Commission européenne a adopté l’initiative matières premières.
Cette stratégie, mise à jour et renforcée en 2011, s’oriente autour de trois axes : • L’accès équitable aux matières premières à l’extérieur de
l’UE à travers une « diplomatie des matières premières » : l’UE et les États-Unis ont élaboré fin 2011 un plan conjoint de travail ; un partenariat a été initié avec l’Union africaine et des dialogues bilatéraux sont lancés avec la Chine, certains pays latino-américains ou encore le Groenland. Par ailleurs, dans le cadre de la politique commerciale,
tant au niveau bilatéral (accords de libre-échange conclus par l’UE) que dans les enceintes internationales (OMC), l’UE veille à ce que les matières premières constituent une priorité dans les négociations.
• L’accès soutenable aux matières premières à l’intérieur de l’UE : des lignes directrices permettent de préciser la relation entre activités extractives et zones « Natura 2000 ». Afin d’exploiter les nombreux gisements de valeur en Europe, elle travaille avec les experts des États membres sur l’échange de bonnes pratiques (pro-cédures d’autorisation pour les activités de prospection et d’extraction par exemple).
• L’utilisation efficace des matières premières et leur recyclage : il s’agit d’examiner les potentialités de la mine « urbaine », celle de nos déchets. Les exportations illégales d’équipements électriques et électroniques en fin de vie, des défis de nature technologique ou encore certaines défaillances du marché du recyclage sont autant d’obs-tacles à une meilleure exploitation de ces ressources secondaires.
Enfin, la recherche et l’innovation joueront aussi un rôle vital. Dans le cadre de son initiative phare « Une union pour l’innovation », les actions concerneront toute la chaîne de valeur des matières premières. L’innovation, qu’elle soit technologique, réglementaire ou encore économique, contribue à augmenter l’offre tout en réduisant l’impact environnemental de leur utilisation : travailler à une meilleure connaissance géologique de nos gisements en Europe, développer de nouvelles méthodes d’exploration et d’extraction, optimiser la récupération des métaux rares à partir des déchets et travailler à la définition de normes pour les matières premières secondaires.
Un partenariat européen d’innovation dédié aux matières premières devra rassembler le monde industriel, académique et institutionnel, y compris, bien entendu, les services géologiques européens, et définir un plan d’action stratégique d’ici à 2020. Ce numéro de Géosciences consacré aux ressources minérales apportera, sans nul doute, une pierre importante à l’édifice.
Développement durable des ressources minérales, enjeux européens
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Contribution au Sommet de la Terre 2012
N°15
Carrière de marbre.Marble Carry.
© iStock
01 Édito Développementdurabledesressourcesminérales,enjeuxeuropéens GwenoleCozigou
04 Lemotdurédacteurenchef Rio2012,20ansaprès–JacquesVaret
06 Introductionscientifique Lesressourcesminéralesmétalliques, enjeuxpourledéveloppementdurable–FrançoisBersani
16 Enjeux technologiques desmétauxetmatériaux critiques.
L’approchedeRenault
PhilippeSchulz
22 Géodynamique etressources minérales
LaurentGuillou-Frottier,ThierryAugé,GuillaumeBertrand
36 Finland is developing Green Mining
PekkaA.Nurmi,Marie-LouiseWiklund
28 Geological informationanddata attheheartofeconomic
and industrial concerns
VolkerSteinbach,Friedrich-WilhelmWellmer
48 Facteurs de criticité et stratégies publiques française et européenne.
Enjeux et réponses ChristianBraux,PatriceChristmann
08 Sustainable development and mineral resources
Friedrich-WilhelmWellmer
42 L’évolution des innovations : l’exemple de la métallurgie
extractive du nickel Jean-PierreCescutti
Juin2012•numéro15
DirectiondelaCommunicationetdesÉditionsduBRGM3,av.Claude.Guillemin45060OrléansCedex2Tél.:02 38 64 37 [email protected]
Directeurdelarédaction: Jacques Varet
Responsabledunuméro«Ressourcesminérales.ContributionauSommetdelaTerre2012»:Patrice Christmann, Direction de la Stratégie, [email protected]
Directeurdelapublication: Pierre Vassal
Comitéderédaction:Philippe Dutartre (Service Public), Catherine Truffert (Recherche), Jean-Claude Guillaneau (International), Hervé Gaboriau (Pollution, déchets), Nathalie Dorfliger (Eau), Hormoz Modaressi (Risques naturels), Pierre Nehlig (Géologie, cartographie), Patrice Christmann (Ressources minérales), Fabrice Deverly (Actions régionales).
Coordinationetsecrétariatderédaction:Françoise Trifigny
Révision: Olivier Legendre, Françoise Trifigny, MZ Editions – 06 33 61 37 02
Traduction:Robin's Wood Consulting – 02 37 82 76 23
Responsabled’édition: Pierre Vassal
Maquetteetréalisation: Chromatiques éditions – 01 43 45 45 10
Impression: Fabrègue Imprimeur – B.P. 10 – 87500 Saint-Yrieix-la-Perche – 05 55 08 39 39 Imprimerie certifiée Imprim’Vert
ISSN 1772-094X – ISBN 978-2-7159-2537-3 Dépôt légal à parution.
Toute reproduction de ce document, des schémas et des infographies, devra mentionner la source Géosciences, la revue du BRGM pour une Terre durable.
Le comité de rédaction remercie les auteurs et les relecteurs pour leur contribution.
Les propositions d’articles sont à envoyer à : [email protected]
Listedesannonceurs: BRGM éditions c.3 • CESMAT p. 53 • ENAG p. 77 • SDEC p. 33
90 The future of the global minerals and metals sector:
issues and challenges out to 2050
AndrewBloodworth,GusGunn
56 Versuneutilisation éco-efficace desmatières premières minérales
MarkusReuter,DominiqueGuyonnet, RaimundBleischwitz
64 Économiecirculaire etrecyclagedesmétaux
FrédéricCarencotte,AlainGeldron,JacquesVilleneuve,HervéGaboriau
98 Tribune OffredeformationenFrancedanslesecteurminieretperspectives DominiqueGuyonnet,JohannTuduri,JacquesVaret
100 Tribune L’enseignementdesgéosciencesminièresenEurope Friedrich-WilhelmWellmer
102 Tribune TheUnitedNationsInternationalResourcePanel(IRP) SylvieLemmet,Ernst-UlrichvonWeizsäcker,PatriceChristmann
104 Tribune Pourunegestionsoutenableetéquitabledesressourcesnaturelles àl’échelleplanétaire! FannySimon,MaximeCombes
106 Chiffresclés
108 Brèves
72 Vers une gouvernance des matières premières minérales
PatriceChristmann,Anne-SophieAudion, FrancisBarthélémy,JacquesVaret
80 La recherche pour l’utilisation durable
des ressources minérales BrunoGoffé,PatriceChristmann,OlivierVidal
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le mot du rédacteur en chef
Jacques VaretBRGM,
Conseiller de la DirectionPrésident du CESMAT(1)
(1) Centre d’Etudes Supérieures des Matières Premières, Paris
Le sommet de Rio en 2012 va permettre de faire le point sur les résultats obtenus à la suite des engagements pris par les États
et toutes les parties prenantes 20 ans plus tôt, concernant la mise en œuvre des politiques de développement durable. Cela inclut notamment le bilan des grandes conventions internationales signées, depuis, sur le changement climatique et la biodiversité, et des décisions prises à Johannesburg en 2002 (Rio + 10). Rio + 20 sera centré sur la transition vers « l’économie verte » et la réduction de la pauvreté.
Les sciences de la terre doivent apporter leur contribution aux débats et prendre part, grâce aux développements technologiques découlant de la recherche, à la mise en œuvre des solutions. La revue Géosciences « pour une Terre durable » s’efforce depuis 7 ans de préciser ces contributions notamment à travers un numéro spécial sur les « 10 enjeux des géosciences » publié à l’occasion de « l’année internationale de la planète Terre » en 2009.
Notre engagement est donc continu et, dans ce numéro, plutôt que de reprendre la totalité des thématiques couvertes, nous avons choisi de focaliser notre propos sur les ressources minérales, qui étaient déjà le sujet du premier numéro de notre revue. Il nous est en effet apparu utile de revisiter le sujet 7 ans après. Car bien que le thème ne soit pas spécifique-ment inscrit dans les enjeux du développement durable, il en sous-tend cependant la plupart des thématiques.
Les sciences de la Terre doivent apporter leur contribution au débatSi les problématiques du changement clima-tique découlent du déstockage des combustibles fossiles, c’est bien d’abord et avant tout un problème directement lié à l’exploitation des ressources minérales. À l’instar de la bio-diversité, les ressources minérales sont très inégalement réparties sur la planète, réparti-tion qui n’en répond pas moins à une certaine logique. Laurent Guillou-Frottier, Thierry Augé et Guillaume Bertrand montrent comment la géodynamique terrestre – actuelle et passée – détermine la répartition d’un grand nombre de gisements métalliques. La disponibilité d’une information de qualité reste essentielle pour les industriels comme pour les politiques publiques, comme le soulignent Volker Steinbach et Friedrich-Wilhelm Wellmer. Ils rappellent ici le rôle central des services géologiques nationaux.
Rio 2012, 20 ans après
Le changement climatique est bien un problème directement lié à l’exploitation des ressources minérales.
Bourse de New York.New York stock exchange.© Getty Images, Inc
Ouvriers de la mine de Neyveli (Inde).Labourers at the Neyveli mine, India.© http://semesterinindia.blogspot.fr
ö Orö Cuivreö Ferö Nickelö Autres
Les tensions récentes sur les ressources ont fait prendre conscience que même « l’économie verte », comme d’ailleurs « l’économie numé-rique », nécessite l’usage de substances minérales, notamment métalliques. Même si les voitures incorporent en poids de moins en moins de métaux, elles font désormais appel à un nombre sans cesse croissant de substances. Philippe Schulz montre là un nouvel enjeu critique pour les constructeurs automobiles. Plus généralement, si les ressources minérales interviennent en moindre quantité dans tous les objets technologiques, et bien que le recy-clage et l’économie circulaire se développent, comme le montrent plusieurs auteurs dont Frédéric Carencotte, il reste néanmoins néces-saire de mobiliser de nouvelles ressources primaires, à partir de gisements en nombre limité ou détenus par des oligopoles, et jugées de ce fait stratégiques. Ces concepts de « ressources stratégiques » sont discutés par Christian Braux et Patrice Christmann, ainsi que par François Bersani, secrétaire général du Comité français pour les ressources stratégiques, et Gwenole Cozigou, pilote de l’initiative sur les matières premières de la Commission européenne, qui nous ont fait l’honneur d’ouvrir ce numéro.
La gouvernance des ressources minérales, nouvel enjeu des géosciences Enfin, même si le secteur minier porte une image négative, tant pour ce qui concerne son impact social que ses conséquences écologiques, il était de notre devoir de montrer, dans ce numéro de Géosciences, que des solutions existent et qu’il suffit de les mettre en œuvre. Bruno Goffé, du CNRS, montre que la recherche apporte de nouvelles solutions ; Andrew Bloodworth complète ce propos en situant les enjeux à l’horizon 2050. Markus Reuter présente les voies d’une utilisation éco-efficace des matières premières et Jean-Pierre Cescutti retrace l’évolution des procédés dans le cas du nickel. À l’amont, Pekka Nurmi nous fait part des travaux finlandais sur le concept de mine écologique (Green Mining).
Force est de constater qu’on est bien en face d’une question de gouvernance. De nombreux exemples démontrent que les ressources
minérales constituent indiscutablement un facteur de développement humain. Nous en reprenons quelques-uns avec Patrice Christmann. Plus qu’un outil de lutte à court terme contre la pauvreté, c’est bien un outil de construction d’un avenir durable pour les populations et les sociétés concernées, du fait du temps long des cycles de développements miniers. Friedrich-Wilhelm Wellmer, ex-prési-dent du BGR et actuellement titulaire d’une chaire STUDIUM à Orléans, en fait la démons-tration magistrale.
Un développement minier bien conçu concerne d’abord les populations locales, qui trouveront là un emploi rémunérateur et des sources de commodités (habitat, eau, transport notam-ment). C’est ce que soulignent les travaux du PNUE, comme les préoccupations exprimées en tribunes par l’UNECA pour les pays africains
De nombreux exemples démontrent que les ressources minérales constituent indiscutablement un facteur de développement humain.
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Amérique latine : localisation 2010 des
gisements de quelques métaux. La taille des
cercles est proportionnelle à celle des ressources
métalliques mesurées en millions de tonnes
Latin America: location (2010) of
the deposits of a few metals. The circle size is
proportional to the amount
of metallic resources in millions of tonnes
Source: Proparco & Raw Materials Data.
ou Aitec pour les ONG. À plus long terme, par la formation, ce sont des savoir-faire et des métiers porteurs, y compris pour ceux qui choisiront de s’expatrier pour transmettre leur savoir et leur expérience. Dominique Guyonnet, directeur de la nouvelle école ENAG-BRGM, illustre ce point, déjà pris en charge par le CESMAT pour ce qui concerne l’accueil en formations spécialisées des ingénieurs miniers issus des pays émergents et en développement.
Le développement futur de l’humanité passe par une vie en harmonie avec la planète. Pas seulement les parties superficielles de l’atmos-phère et de la biosphère, mais aussi la géosphère dont la richesse et la diversité sont loin d’avoir fourni tout leur potentiel. Il nous revient de gérer au mieux, avec un souci d’équité, de sobriété et de partage intergénérationnel, l’ensemble des ressources mises à notre disposition. n
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Les ressources minérales
métalliques, enjeuxpour le développement
durable l’on réduit certes sans cesse par les progrès scientifiques et techniques, mais aussi par le renforcement des contraintes réglementaires. Les investissements et coûts de telles opéra-tions d’extraction sont élevés, se chiffrant parfois en milliards d’euros. Les fabrications des produits finis à partir de ces ressources peuvent également être sources de nuisances diverses. De plus, après leur usage, les produits que ces ressources minérales ont permis de fabriquer, devenus des déchets, peuvent à leur tour être source de nuisances voire de risques.
C’est pourquoi il apparaît plus que jamais nécessaire aujourd’hui d’engager de multiples actions, dans le cadre d’une approche globale, afin de répondre aux besoins des économies modernes dans une perspective de dévelop-pement durable.
Il faut ainsi accentuer les efforts conduisant à des économies de matières premières, rechercher les substitutions optimales et améliorer la récupération et le recyclage des métaux contenus dans les produits en fin de vie, qu’il s’agisse de navires, d’avions, d’automobiles ou encore d’appareils électro-niques « individuels » dont la diffusion est aujourd’hui mondiale. En particulier, on sait que les consommations d’énergie pour obtenir les matières premières par
Parmi les sujets qu’un « Sommet de la Terre » se doit d’aborder, la question des ressources minérales ne peut à l’évidence
que figurer en bonne place. En effet, ces ressources proviennent du sein de notre planète elle-même ; elles sont indispensables à l’humanité et de forts enjeux de dévelop-pement durable y sont associés !
Que peut-on en dire ? Dans le détail, c’est tout l’objet de ce numéro de Géosciences, revue maintenant bien connue et qui n’en répond que mieux à son ambition d’être la revue du BRGM « pour une Terre Durable ».
De manière générale, on doit constater que, par essence, ces ressources sont finies alors que les besoins de l’économie sont sans cesse croissants depuis l’origine de l’humanité. Et aujourd’hui cette croissance est assez forte, voire très forte, notamment pour certaines substances, à raison du développement à marche forcée de certains pays dits « émergents ».
Une approche globale pour une question complexeL’extraction de ces ressources du sein de la Terre, les ressources « primaires », n’est pas chose aisée. On connaît les risques pour les personnels ou pour l’environnement, que
François Bersani Secrétaire général
du Comité des métaux stratégiques (COMES)
Il apparaît plus que jamais nécessaire aujourd’hui d’engager de multiples actions.
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scientifiques, encore récentes, d’autres forma-tions, comme les amas sulfurés et les encroûtements, suscitent davantage d’espoir, au point que certains opérateurs miniers, et pas seulement les organismes scientifiques, ont déjà commencé à les prospecter.
Il faut également veiller à mieux explorer et exploiter les gisements connus à terre, qu’il s’agisse de rendre techniquement exploitables certaines extensions qui auraient autrefois été délaissées ou de mettre en œuvre des techniques plus respectueuses de l’environne-ment. C’est la même démarche qui s’applique aux filières métallurgiques.
Un patrimoine, un héritageDe tels objectifs supposent à la fois l’acquisi-tion de données sur le sous-sol profond, le réexamen des échantillons de campagnes d’exploration antérieures, effectuées à une époque où les métaux rares très demandés aujourd’hui n’avaient encore que peu de débouchés économiques et n’étaient donc pas ciblés, des efforts de formation dans les pays intéressés et des efforts de recherche,
récupération/recyclage sont bien moins importantes que pour les obtenir à partir du sous-sol de la planète, ce qui est l’un des intérêts considérables de cette opération.
Les ressources secondaires et les ressources primairesMais on sait aussi que tous ces efforts de mobilisation de ressources, que l’on qualifie usuellement de « secondaires », ne suffiront pas à répondre aux besoins futurs de l’économie mondiale.
En particulier, la récupération et le recyclage des déchets ne peuvent être totaux, certaines matières premières minérales ayant par exemple un usage dispersif, les rendant impropres au recyclage. Quand bien même elles le seraient, et si la consommation d’une substance est croissante, la quantité totale de substance qui serait ainsi récupérée à un moment donné serait insuffisante par rapport aux besoins de l’économie au même moment.
Il nous faut donc continuer d’extraire des ressources primaires du sous-sol de la planète. Ceci suppose notamment que les opérateurs miniers se dirigent vers des domaines miniers nouveaux, comme par exemple les grands fonds marins : le cas des nodules polymétal-liques est bien connu, mais les difficultés techniques n’en permettent pas encore l’exploitation. En revanche, les découvertes
fondamentale et appliquée, nécessitant d’im-portants investissements (pilotes industriels).
Mais il faut également faire en sorte que les « richesses » de notre sous-sol ne se transfor-ment pas en « malédictions minières » pour les populations intéressées : la satisfaction des besoins des uns ne doit pas se traduire par le malheur des autres. Pour cela, la coopération de tous les pays, producteurs et consommateurs, est indispensable. Les ressources des grands fonds marins ont par exemple été déclarées « patrimoine commun de l’humanité », car la planète est un héritage collectif.
Puissent les articles de ce numéro contribuer à nous permettre de jouir paisiblement de cet héritage et d’en préparer l’heureuse transmission aux générations futures. n
Carte de répartition des pays producteurs de matières premières minérales essentielles aux industries de haute technologie.Map indicating the distribution of countries that are producers of raw mineral resources essential in the high-technology industries.© BRGM.
CanadaCobalt
USABéryllium
MexiqueFluor
BrésilNiobiumTantale
Afrique du SudPlatine et platinoïdes
CongoCobaltTantale
RwandaTantale
RussiePlatine et platinoïdes
JaponIndium
ChineAntimoineBérylliumFluorGalliumGraphiteGermaniumIndiumMagnésiumTerres raresTungstène
IndeGraphite
ArgentineBolivie
ChiliLithium
La coopération de tous les pays, producteurs et consommateurs, est indispensable.
La revue du BRGM pour une Terre DurableBRGM's journal for a sustainable Earth
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Vers une utilisation éco-efficace des matières premières minéralespage 56
La Terre, sourced’énergies
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Siège Tour Mirabeau, 39-43 quai André-Citroën 75739 Paris Cedex 15 - France Tél. : (33) 1 40 58 89 00 - Fax : (33) 1 40 58 89 33
Centre scientifique et technique 3, avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : (33) 2 38 64 34 34 - Fax : (33) 2 38 64 35 18 www.brgm.fr
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Exploitation du champ géothermique de Nesjavellir, Islande. Exploitation of the Nesjavellir geothermal field, Iceland.© BRGM - N. Giroud.
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