Les matériaux dans les équipements terminaux

Dans un ordinateur fixe

La première étude sur laquelle nous nous arrêtons émane de l’UNEP (United Nations Environment Programme) en 2013 et présente les principaux matériaux utilisés dans un ordinateur fixe 1)(UNEP, 2013) Metal Recycling Opportunities, Limits, Infrastructure. Table 35 p. 217. Ce rapport passe en revue 36 matériaux parmi lesquels prédominent la silice employée dans les puces électroniques, les plastiques (claviers, écrans, souris, …), le fer (aimants NdFeB des disques durs, écrans LCD et structure des unités centrales), le cuivre (câbles, puces, circuits imprimés), l’aluminium (structure, circuits imprimés, écrans CRT), le plomb (circuits imprimés, écrans CRT) et le zinc (batteries, circuits imprimés, écrans CRT). L’étain quand à lui, fait partie des métaux (avec l’argent et le cuivre), candidats à remplacer le plomb pour les soudures suite à la directive RoHS.
Les matériaux présents en très petites quantités ne représentent que 0,19% du poids total de l’ordinateur, mais, comme nous allons le voir, leur liste est importante.
Figure 1. Principaux matériaux constituant un PC (UNEP, 2013)

Les matériaux employés dans des quantités plus réduites ont été rassemblés dans cette seconde figure (cf. figure 2). Il est frappant de constater que le nombre des matériaux dans cette catégorie (27) est trois fois supérieur à celui des matériaux présents en quantité importante (9).
Figure 2. Matériaux en très faible quantité dans un PC (UNEP, 2013)

|Le rapport précise que, parmi les matériaux de base nécessaires à la fabrication d’un tel équipement (métaux, combustibles, plastiques,…), l’impact environnemental le plus important concerne les métaux précieux (palladium, or et argent) qui contribuent à presque 50% de l’impact global des matériaux.

Dans un ordinateur portable

Une étude de l’Öko Intitute e.v. en Allemagne, présente les principaux matériaux employés dans la fabrication d’ordinateurs portables [Öko Intitute (2012), Recycling critical raw materials from waste electronic equipment]. On note 17 matériaux dans cette étude (cf. tableau ci-dessous), parmi lesquels une très forte proportion d’éléments de la famille des terres rares (lanthanides) dont l’accès est jugé particulièrement critique par les instances internationales.

Métal Poids (mg) avec rétro éclairage CCFL(1) Poids (mg) avec rétro éclairage LED(2) Utilisation
Cobalt (Co) 65 000 65 000 Batteries Lithium-ion (100%)
Néodyme (Nd) (famille des terres rares) 2 100 2 100 Axes de moteurs de disques durs et optiques (37%), bobines acoustiques (34%), haut parleurs (30%)
Tantale (Ta) 1 700 1 700 Capacités sur la carte mère (90%), autres circuits imprimés (10%)
Argent (Ag) 440 440 Carte mère (57%), autres circuits imprimés (43%)
Praséodyme (Pr) (famille des terres rares) 270 270 Bobines acoustiques (53%), haut parleurs (47%)
Or (Au) 100 100 Carte mère (54%), autres circuits imprimés (46%)
Dysprosium (Dy) (famille des terres rares) 60 60 Bobines acoustiques (100%)
Indium (In) 40 40 Affichage & rétro éclairage (100%)
Palladium (Pd) 40 40 Carte mère (64%), autres circuits imprimés (36%)
Platine (Pt) 4 4 Plateaux de disques durs (100%)
Yttrium (Y) 1,80 1,60 Rétro éclairage (100%)
Gallium (Ga) 0 1,60 Rétro éclairage LED (100%)
Gadolinium (Gd) (famille des terres rares) 0,01 0,75 Rétro éclairage (100%)
Cérium (Ce) (famille des terres rares) 0,08 0,10 Rétro éclairage (100%)
Europium (Eu) (famille des terres rares) 0,13 0,03 Rétro éclairage (100%)
Lanthane (La) (famille des terres rares) 0,11 0 Rétro éclairage CCFL (100%)
Terbium (Tb) (famille des terres rares) 0,04 0 Rétro éclairage CCFL (100%)

(1) CCFL : Cold Cathode Fluorescent Lamp ou tube fluorescent
(2) LCD : Light-Emitting Diode ou diode électroluminescente

Ces quantités, exprimées ici en mg, peuvent paraitre faibles. Pourtant, le nombre d’équipements électroniques fabriqués chaque année consomme une quantité non négligeable de la production mondiale pour certains de ces matériaux. Par exemple, plus de 66% de la production mondiale de tantale (Ta) est consacrée aux TIC, 50% pour l’indium (In), 48% pour le gallium (Ga), 44% pour l’étain (Sn), 42% pour le cuivre (Cu), 21% pour l’argent (Ag) et 20% pour le lithium, pour ne citer que quelques-uns [EcoInfo (2012), Les impacts écologiques des Technologies de l’Information et de la Communication. EDP Sciences].

Dans un téléphone portable

Cette étude menée par l’UNEP en 2009 sur des données fournies par Nokia [UNEP (2009), Metal Recycling. Opportunities, Limits, Infrastructure], fait état de plus d’une quarantaine de matériaux impliqués dans la fabrication d’un téléphone portable (cf. figure 3).
Figure 3. Principaux matériaux composant un téléphone portable (UNEP, 2009)

Des données plus récentes (2011) du même fabricant précisent les grandes familles de matériaux employés dans la fabrication d’un smartphone actuel (cf. figure 4). Les métaux dominent avec 44% du poids total de l’appareil (acier inoxydable, cuivre, zinc, aluminium et environ 0,1-0,2% de métaux précieux). Les plastiques représentent 32% (ABS/PC (1), PET (2), PA (3), époxy). La batterie pèse 15% du poids total (composé de lithium et de cobalt, graphite, aluminium, cuivre). Les matériaux en céramique s’élèvent à 8% (verre, autres céramiques). Enfin, les autres matériaux comptent pour 1% [Nokia (2011), Nokia Lumia 820 Eco Profile].
Figure 4. Composition d’un smartphone (Nokia, 2011)
(1) ABS/PC : Acryloitrile Butadiène Styrène/Polycarbonate
(2) PET : Poly(téréphtalate d’éthylène)
(3) PA : Polyamide

Conclusion

Les exemples présentés dans cet article montrent que les produits électroniques que nous utilisons chaque jour sont des concentrés de technologie, mais avant tout des concentrés de matériaux différents, mélangés, souvent en très faible quantité, certains communs, d’autres précieux et enfin quelques-uns rares ou d’accès critique sur le marché. Il ne faut pas non plus négliger le fait que les TIC, très friandes de ces matériaux rares, entrent en concurrence avec d’autres industries high-tech en plein développement (aéronautique, énergies renouvelables, véhicules hybrides,…). Un récent article dans Nature Geoscience montre comment la transition énergétique va mobiliser des quantités très importantes de matières premières critiques comme les terres rares dans les éoliennes, l’indium, le gallium et le sélénium dans les panneaux photovoltaïques, mais également des métaux plus courants comme l’aluminium le cuivre, le fer. De plus, ces éléments seront immobilisés sur des périodes relativement longues (20 à 30 ans), ralentissant leur réintroduction dans le circuit du recyclage [Vidal O. (2013), Metals for a low-carbon society. Nature Geoscience 6, 894–896]. Pour finir, il ne faut pas non plus négliger le fait que nombre de ces matériaux font l’objet de problèmes de disponibilité sur les marchés internationaux et leur accès devient critique pour les industries high-tech. Pour aller plus loin sur ces questions, voir l’article sur les matériaux d’accès jugé critique pour l’UE.

Pour comprendre la valeur de l’empreinte environnementale des produits électroniques, il va donc falloir remonter le cycle de vie de ces produits à son début et se pencher sur l’extraction des ressources naturelles nécessaires à leur fabrication. En effet les ACV nous enseignent que c’est la partie du cycle de vie qui concentre la majorité des impacts dans la vie d’un appareil de ce genre.

References   [ + ]

1. (UNEP, 2013) Metal Recycling Opportunities, Limits, Infrastructure. Table 35 p. 217
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