Hafnium : la prééminence française menacée

Lorsque l'on aborde le secteur de la production de terres rares, il est courant de se focaliser sur le cas de la Chine, laissant souvent entendre que d’autres pays, tel que la France, ne jouent qu'un rôle marginal dans la production mondiale de minerais et de métaux. Pourtant, la France détient une position de premier plan dans la production de certains minerais, notamment d’une terre rare, l’hafnium (Hf), où elle occupe la place de premier producteur mondial, avec près de 43% de la production.

Un minerai stratégique et multisectoriel 

Peu connu du grand public, ce matériau n’en reste pas moins un matériau hautement stratégique. Il est notamment beaucoup utilisé dans le domaine nucléaire[i]. Dans le nucléaire militaire, il a un rôle dans les réacteurs nucléaires de nos sous-marins. Dans les réacteurs nucléaires civils, le contrôle de la réaction est assuré par des barres de contrôle, qui sont insérées ou sorties du cœur du réacteur pour réduire le phénomène de fission nucléaire, le maintenir ou l’augmenter. Les barres de contrôle sont des éléments clé pour contrôler la réaction, éviter l’emballement en cas d’accident, mais aussi pour faire varier la puissance de la réaction et donc in-fine la quantité d’électricité produite. L’architecture et la composition de ces barres varient selon la technologie de réacteur, et s’articulent autour de trois types de matière que sont : le carbure de bore (B4C), l’hafnium (Hf) et les alliages argent-indium-cadmium (AIC).

Aujourd’hui, l’utilisation de ce matériau dans le domaine nucléaire est marginale, et représente 10 à 15% de la consommation mondiale. En effet, pour ses propriétés physiques, en particulier sa haute température de fusion, ce matériau est utilisé dans de nombreux domaines à haute valeur ajoutée[ii]. Le matériau est notamment très utilisé dans la conception de superalliages pour la production de turbines haute température dans le domaine énergétique et aérospatial (environ 45% de la consommation mondiale). Il est également utilisé dans la fabrication de plaquettes de découpe plasma, la production de certains plastiques, l'industrie des communications, de la microélectronique[iii], et est pressenti comme matériau clé dans des domaines industriels d’avenir[iv].

En plus du nombre croissant de domaine dans lequel l’hafnium (ou composés dérivés) est utilisé, il faut aussi s’attendre à une augmentation de sa demande dans les secteurs de l’aéronautique (doublement du trafic aérien tous les 15 ans)[v], et dans le domaine du nucléaire avec la multiplication du nombre de projets de construction de centrales (57 réacteurs en construction et 158 en projet selon la BRGM)[vi].

La question de la production 

Pour appréhender un rapport de force géoéconomique lié à une ressource, il est impératif d'examiner l'intégralité de sa chaîne de valeur, en s'intéressant aux maillons des réserves, de la production, du raffinage, et de la consommation. S’intéresser aux réserves mondiales de ce matériau, nécessite de comprendre que cet élément ne se trouve jamais dans sa forme élémentaire. En effet, l’hafnium est un coproduit du zirconium, présents dans les minéraux de zircon, avec un ratio d'une part d’hafnium pour 50 parts de zirconium[vii].

La répartition géographique des réserves de ce matériau semble, en théorie, correspondre à celle du zirconium, avec l'Australie en position dominante (près de 63% des réserves mondiales). Des réserves existent également en Afrique du Sud (19%), en Inde (4%), au Mozambique (2%), et quelques réserves prouvées en Russie et au Sénégal.

Du point de vue de la production mondiale, près de 75% sont répartis entre l’Australie, l’Afrique du Sud et le Mozambique (40% rien que pour l’Australie). La Chine et le Sénégal bénéficient également de capacités de production, qui représentent respectivement 7% et 4% de la production mondiale[viii].

Nous sommes donc face à un cas de forte concentration des réserves et de la production du zirconium en Australie, même si d’autres moyens d’approvisionnement existent.

L’étape clef du raffinage : domination d’un duopole franco-américain 

Un processus de raffinage est nécessaire pour passer du minerai de zirconium à de l’hafnium utilisable dans l’industrie. A l’échelle mondiale, deux usines concentrent plus de 80% de la production d’hafnium raffiné. L’usine de Jarrie, en France, détenue par Framatome (filiale d’EDF depuis 2018), et Albany, aux Etats-Unis, détenue par ATI. Ainsi, Framatome permet à la France d’occuper la place de premier producteur mondial avec près de 43% de la production mondiale (une trentaine de tonnes par an).

Framatome, une entreprise stratégique dans la production d’hafnium 

La maîtrise du processus de raffinage d’hafnium par Framatome et ATI s’explique en partie par l’histoire du développement de l’industrie nucléaire en France et aux Etats-Unis. En effet, l’industrie nucléaire civil aux Etats-Unis s’est développée grâce à des entreprises telles que Westinghouse (qui entretient des relations étroites avec ATI dans le domaine de l’industrie nucléaire)[ix]. En France, Framatome (dont Westinghouse est l’une des entreprises fondatrices) profite dans les années 1960 de l’assistance technique de Westinghouse pour la construction de réacteurs à eau pressurisée, avant de devenir pleinement maître de la licence d’exploitation dans les années 1970, ce qui permettra la construction du parc nucléaire français[x]. Les États-Unis et la France, en tant que pionniers de l’industrie nucléaire civile, ont été amenés à créer des filières spécialisées (notamment celle de l’hafnium), et ont pu s’appuyer sur ces entreprises pour développer leur parc respectif.

Dès les années 1960, ce matériau a été identifié comme un matériau de choix pour la production des barres de contrôle des réacteurs nucléaires. Cependant, la filière nucléaire a progressivement délaissé l'utilisation de l’hafnium dans les années 1970. Cette décision était motivée par le coût élevé de production, incitant les exploitants de réacteurs nucléaires à se tourner vers une autre alternative, à savoir l'alliage argent-indium-cadmium (AIC), qui permettait de reproduire les propriétés physiques du hafnium.

Cependant, selon le compte-rendu de L’observatoire de la sécurité des flux et des matériaux énergétiques, l’hafnium pourrait connaître une recrudescence de son utilisation dans le domaine nucléaire.   Tout d'abord, la diminution progressive de l'écart de coût entre l’hafnium et l'argent pousse à reconsidérer le choix de l'hafnium. Dans un contexte de transition énergétique, l'intégration croissante d'énergies renouvelables intermittentes dans le réseau électrique national va demander une plus grande flexibilité de la production d’énergie nucléaire. Cette flexibilité se caractérise par la capacité à réguler la production d’électricité généré par les réacteurs. Or, une plus grande régulation nécessite une utilisation accrue des barres de contrôle, qui sont partiellement consommées à mesure de leur utilisation. L’augmentation de leur utilisation va accélérer leur vieillissement, et nécessitera des changements plus réguliers. L’évolution du prix de l’argent pourrait donc encourager à reconsidérer le choix de nos barres AIC au profit de barres en hafnium.

Deuxièmement, l'adoption de réglementations plus strictes pour les réacteurs à eau bouillante, en réponse à la catastrophe de Fukushima, pourrait entraîner à moyen terme une augmentation de l'emploi de ce matériau comme revêtement des barres de contrôle.

Troisièmement, l'utilisation des barres d’hafnium est envisagée comme une solution pour ralentir le processus de vieillissement des cuves en acier des réacteurs nucléaires. Le contexte du vieillissement de notre parc nucléaire pourrait donc raviver un fort intérêt pour son utilisation.

L’émergence de nouveaux acteurs susceptibles de contrarier la prééminence française

La France possède donc une place prépondérante sur le marché de l’hafnium, et ses capacités d’exportation lui confère un avantage géopolitique, tant ce matériau est important dans plusieurs domaines stratégiques. Cependant, l’émergence de nouveaux acteurs pourrait venir bousculer l’équilibre en place et remettre en cause cette prééminence française.

La tentative australienne de maîtrise de l’ensemble des étapes de la chaîne de valeur 

Avec 63% des réserves et 40% de la production mondiale, l’Australie apparaît comme l’acteur incontournable. De plus, poussé par les besoins de son industrie aéronautique et nucléaire, l’Australie cherche à maîtriser l’ensemble des composantes de la chaîne de valeur de l’hafnium. Dans le cadre du projet Dubbo[xi][xii], l’ANSTO (Australian Nuclear Science and Technology Organisation) a développé une usine pilote capable de raffiner le zirconium présent sur place en hafnium. L’Australie semble donc adopter une stratégie d’intégration de l’ensemble des maillons de la chaîne de valeur (extraction, production, raffinage et manufacture). Le développement de ce projet à un niveau industriel ferait de l’Australie le premier pays à maîtriser l’ensemble de la chaîne de valeur. Il est envisageable qu’une maîtrise complète de cette chaîne permettrait d’obtenir des coûts très compétitifs. Notons également que les importantes réserves et capacités de production de zirconium australiennes permettraient d’inonder le marché  d’hafnium tout en réalisant des économies d’échelles, rendant la filière australienne encore plus compétitive. Les capacités australiennes viendront transformer le rapport de force actuel, et apparaissent comme la principale concurrence à court terme pour la filière française.

La multiplication des acteurs du raffinage 

Comme évoqué précédemment, l’étape du raffinage de l’hafnium est presque exclusivement contrôlée par la France et les Etats-Unis. Néanmoins, l’Australie n’est pas le seul nouvel acteur à souhaiter se doter de capacité de raffinage de ce matériau. En effet, afin de s’affranchir de cette dépendance au duopole franco-américain, l’Inde, la Chine et la Russie ont développé des stratégies d’autonomisation de leur filière hafnium pour le domaine nucléaire. 

La Chine a nationalisé en 2018 une entreprise capable de raffiner de l’hafnium. Néanmoins, ses capacités de production ne sont pas prouvées. Même si les déclarations de la China Nuclear Jinghuan Zirconium Industry (filiale de CNNC) affirment que la Chine est capable de produire 30t d’hafnium annuellement, le pays ne produit qu’une tonne d’hafnium par an. Néanmoins, la Chine possède une capacité d'adaptation rapide et pourrait investir massivement pour améliorer ses procédés de production.

En Russie, l’entreprise Rosatom a construit sa première usine de raffinage d’hafnium en 2018, avec une capacité de production de 2t par an. La Russie est en train de gagner une position sur le marché mondial de l’hafnium, notamment en démontrant pour la première fois en 2020 ses capacités d’exportation d’hafnium.

Depuis 2018, l'Inde, avec son installation au centre spatial indien, a également développé des capacités autonomes de production d’hafnium (entre 500kg et 1t par an).

La production de ces trois pays est récente, et n’a pour l’instant pas beaucoup de poids sur le marché mondial compte tenu des faibles quantités produites. La stratégie de ces pays semble actuellement se limiter à répondre à la consommation intérieure destinée à l’industrie nucléaire, mais elle pourrait s’élargir à l’exportation si les investissements se poursuivent et qu’une volonté politique se développe. Dans une telle situation, l’arrivée de ces acteurs sur le marché viendrait chambouler le rapport de force actuel.

La nécessité de ne pas répéter les erreurs du passé 

Aussi étonnant que cela puisse paraître, dans les années 1980, grâce au groupe Rhône-Poulenc, l’Hexagone purifiait annuellement 50% des terres rares mondiale[xiii]. Néanmoins, les luttes écologiques locales couplées à la tentation d’amélioration des marges financières poussent l’entreprise à accroître sa collaboration avec la Chine, délocalisant progressivement la plupart de l’activité du groupe. L’incapacité des pouvoirs publics de réagir à cette fuite de compétences stratégiques pousse à rester prudent quant au maintien en France de nos capacités de production d’hafnium. Néanmoins, la renationalisation du groupe EDF, principal actionnaire de Framatome, donne à l’Etat toutes les cartes pour s’emparer de la question. Il reste à savoir si l’Etat français saura se rendre compte de la criticité industrielle (une seule usine en France) et de l’enjeu stratégique de la production de ce minerai. A court terme, le principal risque est donc de ne pas voir émerger une vision stratégique, pourtant indispensable à l’indépendance et à la compétitivité de la filière hafnium française.

Ne pas céder à la tentation d’un hafnium importé économiquement plus avantageux 

Comme évoqué précédemment, on assiste à une multiplication des pays susceptibles de produire de l’hafnium. Le risque majeur pour la France et les États-Unis est que ces nouveaux acteurs, grâce à leur accès à quelques réserves de zirconium locales et à des coûts de main-d'œuvre potentiellement inférieurs, deviennent plus compétitifs que les usines françaises et américaines. Dans cette situation, nous pouvons nous attendre à une future inondation de la production qui, en plus de nous faire perdre des parts de marché, pourrait également nous pousser à délaisser notre filière nationale, comme l’exemple du groupe Rhône-Poulenc en témoigne. En conséquence, cela pourrait entraîner une future dépendance vis-à-vis des BRICS pour l'approvisionnement futur en hafnium, ce qui présente un risque géopolitique et économique important au vu des enjeux des domaines d’utilisation du matériau. De plus, les BRICS prenant de plus en plus de poids sur les marchés des ressources naturelles, une hypothétique entente commune concernant l'exportation de ce minerai viendrait encore plus accroître le risque d'approvisionnement en cas de dépendance.

La nécessité de diversifier les approvisionnements de zirconium 

Au-delà des aptitudes techniques de l’étape de raffinage, la production d’hafnium repose sur la capacité d’approvisionnement en zirconium. Etant donné le poids de l’Australie dans la production de zirconium, il peut sembler tentant, pour des raisons économiques et de sécurité d’approvisionnement, de traiter exclusivement avec ce pays. Néanmoins, cette situation pourrait aboutir à une forme de dépendance, qui en cas de désaccord géopolitique, servirait de levier et mettrait en danger l’approvisionnement de la filière hafnium française. Dans le cas français, il doit donc y avoir une politique de diversification des sources d’approvisionnement si le pays souhaite rester durablement leader dans la production d’hafnium raffiné. En effet, au vu du projet Dubbo, nous pouvons imaginer que les Australiens auront un jour, tout intérêt à affaiblir les capacités de raffinage étrangère pour s’emparer de parts de marché. Compte tenu des relations étroites qu’entretiennent l’Australie et les Etats-Unis, il est envisageable que les parts de marchés françaises soient les premières impactées. Il convient donc de s’assurer que nous ne dépendions pas de l’Australie pour nos futurs approvisionnements. Le récent accord de « dialogue stratégique »[xiv] signé en septembre 2023 entre la France et l’Australie ne prévoit pas de contrat d’approvisionnement en métaux critiques, mais il est une première étape de coopération sur laquelle il semble important de rester vigilant.

Ainsi, la filière française a tout intérêt à dépendre le moins possible des approvisionnements australiens de zirconium, qui pourraient à terme représenter une faiblesse. En effet, les australiens pourraient mettre en difficulté la filière française en ayant par exemple recours à des hausses de prix de zirconium ou à la mise en place de quotas d’exportation, afin que celle-ci devienne moins compétitive. La France doit donc penser ses sources d’approvisionnement si elle veut rester compétitive sur le long terme. Le pays possède de faibles ressources en zirconium (environ 300kt), et est donc contraint d’importer la majeure partie de ce qu’il consomme. En 2017, la France importait 47% de son zirconium depuis l’Afrique du Sud, 15% de Mozambique, 15% du Sénégal et seulement 12% depuis l’Australie.

S’appuyer sur les acteurs privés français pour peser davantage dans le rapport de force 

En plus de diversifier ses sources d’approvisionnement, la France peut également s’appuyer sur des acteurs privés français à l’étranger. Par exemple, la mine de Diogo au Sénégal, principale exploitation de zirconium du pays, est exploitée par la société GCO (Grande Cote Opération SA). Cette entreprise est elle-même détenue à 90% par le consortium Tizir, propriété du français Eramet (50 %) et de l’australien Mineral Deposits Ltd (MDL, 50 %)[xv].

La France peut compter sur certains de ses industriels miniers pour augmenter son poids dans le rapport de force. En effet, en 2018, avec l'objectif de renforcer sa position dans Tizir[xvi], Eramet a lancé une offre publique d'achat (OPA) pour acquérir une participation au sein de la société MDL. Après de longs mois de négociations avec le conseil d'administration de MDL, qui avait initialement exprimé son opposition à l’entrée du groupe français dans le capital de l’entreprise, il a finalement accepté la proposition d’Eramet[xvii]. Ainsi, avec 63% des parts de MDL, Eramet est parvenu à prendre le contrôle de la société australienne, devient acteur majoritaire de Tizir et consolide ainsi sa présence au Sénégal.

D’autres opportunités sénégalaises pourraient également s’offrir à des acteurs français. En effet, en octobre 2023, le minier australien Astron s’est vu retirer son droit d’exploitation de la mine de zirconium de Niafrang[xviii], dans le sud du Sénégal. En effet, le gouvernement sénégalais reproche à Astron de ne pas avoir débuté l’exploitation de la mine depuis l’obtention du permis en 2012. La compagnie dénonce un jeu de dupes et rétorque que l’exploitation est bloquée par une décision ministérielle suite aux réticences de la population locale quant aux conséquences écologiques de la mine. Sous réserves d’apporter des garanties aux populations locales[xix], des acteurs français déjà présents dans le pays tel qu’Eramet pourraient avoir une carte à jouer dans la reprise de l’exploitation de la mine de Niafrang, et ainsi consolider un peu plus les capacités d’approvisionnements françaises. 

La conservation de capacité de production d’hafnium apparaît comme majeure, tant par les secteurs stratégiques dans lesquels ce minerai est utilisé, que par la croissance de sa demande ou par le nombre de domaines d’avenirs dans lesquels il est envisagé. La tentative de l’Australie de maîtriser l’ensemble de la chaîne de valeur, couplée à l’émergence de nouveaux acteurs du raffinage que sont la Chine, l’Inde et la Russie doit pousser la France à développer une stratégie pour sa filière. Si la France aspire à conserver une place prééminente dans le domaine du raffinage de ce minerai, elle doit d’abord pleinement appréhender le potentiel géopolitique et stratégique que confère sa capacité de raffinage. Elle doit ensuite développer une vision de long terme de sa filière en sécurisant et en diversifiant ses approvisionnements. Pour cela, l’Etat peut travailler de pair avec des acteurs privés qui, bien que ces derniers ne compensent pas la double capacité de certains acteurs à produire du zirconium et à le raffiner en hafnium, permettront de limiter les risques d’approvisionnement et augmenteront le poids de la France dans le rapport de force géoéconomique. Enfin, il est crucial de ne pas céder à la tentation d’un futur approvisionnement étranger, économiquement plus avantageux, qui viendrait détruire la filière française. Il faut absolument éviter de répéter les erreurs du passé au risque de tomber dans de nouvelles dépendances.  

Thomas Derieux,
étudiant de la 27ème promotion Stratégie et Intelligence Économique (SIE)