Ce que le caoutchouc aux terres rares chinois pourrait changer pour les pneus électriques

Le projet est issu de plus de six décennies de travaux menés par l'Institut de chimie appliquée de Changchun, rattaché à l'Académie chinoise des sciences. Son industrialisation marque le passage d'un avantage de recherche à une production à grande échelle.

Pourquoi utiliser une terre rare dans le caoutchouc ?

La différence tient au catalyseur. Le caoutchouc polybutadiène conventionnel est généralement produit à l'aide de catalyseurs au nickel. Dans le Nd-BR, le nickel est remplacé par du néodyme, une terre rare. Ce changement modifie la microstructure du polymère : les chaînes obtenues présentent notamment une teneur plus élevée en configuration cis-1,4 ainsi qu'une architecture plus linéaire et plus homogène .

Ces caractéristiques influencent directement le comportement du matériau dans un pneu.

Un matériau adapté aux nouvelles contraintes des pneus

Les sources disponibles attribuent au caoutchouc polybutadiène catalysé par une terre rare plusieurs avantages par rapport au caoutchouc traditionnel catalysé au nickel :

• Une meilleure résistance à l'usure, utile pour prolonger la durée de vie des pneus soumis à de lourdes charges ou à un kilométrage élevé ;
• Une plus faible résistance au roulement, ce qui limite les pertes d'énergie. Dans une voiture thermique, cela peut favoriser la sobriété ; dans un véhicule électrique, cela peut contribuer à préserver l'autonomie de la batterie ;
• Une résistance accrue, notamment à la fatigue et à la déchirure, essentielle pour les pneus de camions, d'autobus, de véhicules tout-terrain et d'engins lourds ;
• Une meilleure souplesse à basse température, qui réduit le risque de fissuration par temps froid ;
• Une moindre production de chaleur lors d'une utilisation prolongée à vitesse élevée, ce qui ralentit la dégradation du matériau et peut réduire les contraintes thermiques subies par le pneu.

Le Nd-BR correspond donc particulièrement aux exigences des pneus pour véhicules électriques, où chaque gain d'efficacité compte, et des pneus pour véhicules lourds, qui doivent supporter des charges, des efforts répétés et une forte accumulation de chaleur .

Une technologie entièrement développée en Chine

Les travaux chinois sur la synthèse de caoutchouc de butadiène à l'aide de catalyseurs aux terres rares remontent aux années 1960. L'Institut de chimie appliquée de Changchun avait alors publié l'une des premières recherches mondiales dans ce domaine .

L'usine de Dushanzi s'appuie sur une technologie industrielle de deuxième génération. Parmi ses caractéristiques annoncées figurent :

• le contrôle précis de la structure du catalyseur ;
• une production automatisée sur l'ensemble du processus, présentée comme pilotable « en un clic » ;
• des équipements et une technologie entièrement domestiques, sans licence étrangère ni composants de catalyseur importés ;
• la possibilité de produire différentes qualités de Nd-BR, classées selon leur viscosité Mooney, afin de répondre aux besoins des fabricants.

Selon les informations publiées par les organismes et médias chinois, le procédé a également permis de résoudre plusieurs difficultés techniques liées à la préparation de catalyseurs homogènes à site actif unique, à leur tolérance aux variations de matières premières, ainsi qu'à l'intégration de la ramification à longue chaîne et de la fonctionnalisation .

Un enjeu de chaîne d'approvisionnement

Dushanzi est présenté comme la première grande usine chinoise de caoutchouc aux terres rares dont la technologie et les équipements sont entièrement conçus et fabriqués dans le pays . Cette autonomie réduit la dépendance à d'éventuelles licences de procédés ou à des composants étrangers dans la chaîne d'approvisionnement des pneus.

L'enjeu dépasse donc la seule capacité de 100 000 tonnes. La Chine dispose déjà d'une position dominante dans l'extraction et le traitement de nombreuses terres rares. Leur utilisation dans un matériau industriel à plus forte valeur ajoutée, comme le caoutchouc destiné aux pneus, lui permet de renforcer l'intégration de cette filière, de la ressource minérale au produit transformé.

Le site s'inscrit aussi dans une trajectoire industrielle plus longue. En 2012, les chercheurs associés au projet avaient contribué à la mise en service d'une unité de caoutchouc isoprène aux terres rares d'une capacité de 30 000 tonnes par an. En 2014, une nouvelle génération de catalyseurs aurait réduit de plus de 90 % le coût du catalyseur et ramené la durée de polymérisation de sept heures à deux heures et demie .

Ce que l'on ne sait pas encore

La capacité de production et les propriétés annoncées du matériau sont documentées, mais l'impact exact du site sur la demande mondiale de terres rares reste difficile à mesurer. Aucune donnée publique n'a été communiquée sur la quantité de néodyme utilisée par tonne de caoutchouc, le taux de chargement du catalyseur ou son éventuel recyclage .

Autrement dit, cette usine démontre une capacité industrielle majeure, mais elle ne permet pas encore d'estimer précisément la pression supplémentaire qu'elle pourrait exercer sur les approvisionnements mondiaux en terres rares.

À retenir

L'usine de Dushanzi fait passer le caoutchouc polybutadiène aux terres rares d'une technologie issue de la recherche à une production industrielle de grande ampleur. Le matériau pourrait aider les fabricants à concevoir des pneus plus endurants, plus efficaces et mieux adaptés aux basses températures, en particulier pour les véhicules électriques et les applications lourdes .

Son importance est également stratégique : en maîtrisant à la fois le catalyseur, le procédé et les équipements, la Chine renforce son contrôle sur une chaîne de valeur qui relie les terres rares aux matériaux avancés pour l'industrie automobile.