Économie du plomb

Par J.C. Michel ¹

1 - Préhistoire et histoire du plomb jusqu’à la fin du XX e siècle

Le plomb serait connu depuis 10 000 ans. Il fait partie des premiers métaux utilisés par l'homme. En plus d’être fréquent et d’avoir une température de fusion basse (327°), il est particulièrement ductile, malléable, dense (d=11,3) et résiste bien à la corrosion. Ceci explique la variété de ses applications dès la haute antiquité. Une statuette et des perles de plomb et de cuivre, datant de 6 500 avant notre ère, ont été découvertes en Anatolie. Des textes prouvent que les Egyptiens utilisaient le plomb dès le 5 ème millénaire avant notre ère, en usage dans le vernissage des poteries, dans les constructions de bâtiments ou comme remède dans le traitement des plaies et des ulcères. Les Chinois fabriquaient des monnaies en plomb dès le 4 ème millénaire avant notre ère. Les Babyloniens (XIX e-Vl e siècle avant JC) se servaient de plaques de plomb pour leurs constructions. Le minerai de plomb a pu être exploité très tôt car la technique de la coupellation² semble avoir été connue dès le 3 ème millénaire.

En Europe, la Grèce puis l'Empire romain ont largement développé sa consommation et l'exploitation minière (fig. suivante de Settle et Patterson). Les Grecs, notamment, l’utilisaient pour la fabrication de poids et de cosmétiques. La recherche des métaux a été une des raisons de la colonisation grecque le long des côtes tyrrhéniennes et le plomb faisait partie des produits d'échange avec les Etrusques. Avant eux, dès le Xll e siècle avant JC, les Phéniciens allaient chercher des métaux en Occident.

Les Romains ont extrait des minerais en Espagne et en Grande Bretagne en particulier, au point qu'à l'apogée de l'Empire, la production atteignait environ 100 000 t/an. Son utilisation était très variée, dans la cosmétique, la peinture, les enduits, les monnaies, les revêtements de baignoires, les canalisations d’eau, le mobilier, les protections des tombes… comme en atteste tout particulièrement le site de Pompéi. En plus de l’usage de poteries garnies de plomb pour faire le vin et le conserver (également les fruits), il était même consommé directement sous forme d'acétate -ou "sucre de plomb"- pour relever les plats ou adoucir le vin. Certains historiens pensent que cet empoisonnement alimentaire (saturnisme) est une des causes possibles de la décadence romaine.

A partir du 1 er siècle de notre ère, la production a régressé jusqu'à représenter moins de 10 000 t/an. Elle est remontée à partir des IX e-X e siècles qui est l’époque de l'exploitation des mines d'argent d’Allemagne, puis au XVll e siècle qui est l’époque de l'exploitation des mines d'argent du Nouveau Monde par les Espagnols, pour atteindre un niveau proche de celui de l'époque romaine.

Avec le développement industriel du XIX e siècle, les besoins sont devenus considérables : en fin de siècle, la production minière atteignait 749 000 t. Au cours du XX e siècle (fig. suivante), la croissance des besoins n'a jamais cessé sauf après les deux guerres mondiales ; le maximum a été atteint en fin des années 1970, avec 3 690 kt en 1976. Les restrictions d’ordre sanitaire ont ensuite enclenché la régression du marché. En 2000, la production minière s’établissait à 3 200 kt.

La fin des années 1980 a connu un redémarrage de la production mondiale en raison des besoins croissants en batteries de l'industrie automobile et des autres installations mécaniques nécessitant un allumage électrique³.

Jusqu’en 1991, date de la fermeture de la mine des Malines (Gard), intervenue après celle de Largentière (Ardèche) en 1982, la France a eu une production minière de plomb significative, jusqu’à 30 000 t en 1970. Plus de la moitié du tonnage total extrait vient des gisements du Massif Central, notamment de la « bordure cévenole » (fig. suivante).

2 - Données récentes du marché du plomb (2001-2006)

Production minière – En six ans (données 2006 comparées à celles de 2000), la production minière mondiale a progressé de 14,6 %. Elle était de 3,49 Mt en 2006, en progression de 2,0 % par rapport à 2005. Si une trentaine de pays exploitent encore des minerais plombifères, seulement cinq pays totalisent 80 % de la production totale (fig. suivante). Il s’agit de la Chine (1 150 kt), de l’Australie (686 kt), des États-Unis (430 kt), du Pérou (313 kt) et du Mexique (120 kt). Le très fort accroissement de la production minière chinoise -passée de 155 kt dans les années 1980 à 950 kt en 2004 puis à 1 150 kt en 2006- a plus que compensé les fermetures des mines des pays occidentaux.

Aperçu des réserves minières – D’après l’US Geological Survey (USGS), les réserves démontrées à partir de travaux géologiques et miniers sont estimées à 67 Mt, dont 15 Mt pour l'Australie (22 %), 11 Mt pour la Chine (16 %) et 8 Mt pour les Etats-Unis (12 %). La « reserve base » qui cumule les réserves démontrées et celles qui sont marginales ou sub-économiques représente 140 Mt.

Production métallurgique - Le plomb raffiné mis sur le marché est soit d’origine "primaire" s'il est directement issu de la production minière, soit "secondaire" s'il provient de déchets neufs (scrapes) ou de la récupération de produits en fin de vie. Les bilans de l’international Lead & Zinc Study Group (IL&ZSG) ne peuvent pas toujours rendre compte, suivant les pays, de l’origine primaire ou secondaire du tonnage annoncé de plomb raffiné : les statistiques utilisées sont la production globale de plomb raffiné. Actuellement, la production secondaire représente environ 50 % de la production globale de plomb raffiné. Ce résultat vertueux est obtenu grâce à un large usage du plomb dans la fabrication de produits facilement recyclables comme les batteries (courte durée de vie, réseaux de récupération…). Ce résultat est, aussi, une moyenne : le taux de récupération⁴ serait de 95 % à 99 % dans le monde occidental et de 80 % à 85 % en Inde et en Chine.

En six ans, la production mondiale de métal raffiné a progressé de 20,5 %. Par rapport à l’activité minière, la première extraction métallique et le raffinage du plomb sont une activité nettement moins concentrée, synonyme de délocalisation. La répartition du raffinage (fig. suivante) montre l’importance des pays occidentaux dépourvus de production minière, tels le Japon et certains pays européens. A contrario, près de deux-tiers des concentrés produits au Pérou et en Australie sont exportés.

Le premier pays raffineur est la Chine (2 736 kt en 2006), suivie des Etats-Unis (1 265 kt), de l’Allemagne (379 kt), du Japon (280 kt), du Mexique (255 kt), du Canada (251 k), etc… alors que la France a une production de 88 kt.

Consommation – En six ans, la consommation mondiale a progressé de 22,2 %. Elle était de 6,50 Mt en 2001, de 6,82 Mt en 2003 et de 7,98 Mt en 2006. Les principaux pays consommateurs de plomb sont, par ordre décroissant, la Chine, les Etats-Unis (87 % affectés à la fabrication des batteries et accumulateurs), l'Allemagne, la Corée du Sud et la Grande Bretagne. D’après l’agence chinoise Antaike, la consommation nationale 2006 s’est élevée à 2,18 Mt.

Equilibre du marché mondial – De 2001 à 2006 (fig. suivante), la croissance de la demande de plomb n’a pas été linéaire ; « molle » en 2001-2002-2003, elle a repris de la vigueur à partir de 2004 grâce au développement du marché des véhicules dans les pays émergents, Chine en particulier. Dans le même temps, la production minière augmentait de seulement 14,6 %. Le différentiel a été compensé par le recyclage.

La balance brute de ces données montre un quasi équilibre du marché (très faiblement excédentaire dans le détail) en 2001 et 2002, suivi de déficits de 344 kt en 2004 et de 172 kt en 2005. L’année 2006 marque le retour au quasi équilibre avec un excédent de seulement 48 kt.

3 - Régionalisation de ces données

L’évolution de la répartition de la production minière au niveau régional (1 ère des trois fig. pleine page) montre le « décollage » de l’Asie, une quasi stabilité en Afrique et en Océanie, le tassement aux Amériques et l’effet décroissant puis faiblement croissant en Europe.

L’évolution de la répartition de la production de métal raffiné au niveau régional (2 ème des trois fig.) montre le rôle de plus en plus déterminant de l’Asie par rapport à toutes les autres régions où cette production est, au mieux, à peu près stable.

L’augmentation de 22 % de la consommation mondiale durant ces six années masque des évolutions régionales très contrastées (3 ème des trois fig.). La demande asiatique a progressé de 87,1 % (+ 1 744 kt) quand toutes les autres baissaient. Pour l’Europe, le recul est un tassement de  - 4,4 % (- 88 kt). Pour les Amériques la baisse est de – 7,3 % (- 169 kt), pour l’Afrique de – 14,6 % (- 19 kt) et pour l’Océanie de – 37,0 % (-17 kt).

Au niveau des flux entre production et consommation de plomb raffiné, l’Europe doit importer un tonnage annuel de l’ordre de 300 kt alors qu’il est de l’ordre de 90 kt pour les Amériques. L’approvisionnement vient de l’Afrique (11 kt), (encore) de l’Asie (87 kt) et surtout d’Océanie (219 kt).

Marché du plomb régionalisé

4 - Aperçu de la métallurgie, des produits commercialisés et du prix du plomb

Les minerais plombo-zincifères oxydés ont été la principale source de plomb jusqu’au début du XX e siècle. Avec l’avènement des techniques de flottation, la source s’est progressivement déportée vers les minerais sulfurés. Récemment, l’intérêt est revenu vers les minerais oxydés grâce au développement (bien que la méthode existe depuis des dizaines d’années) de la lixiviation acide suivie d’une électrolyse récupérant le métal.

Après des traitements essentiellement mécaniques des minerais sulfurés, sont obtenus des concentrés renfermant 40 à 80 % de plomb métal. La méthode de grillage du concentré, suivi d’une réduction par passage dans un haut fourneau en présence de coke, est du passé. La technique généralisée actuelle est le passage dans un four à oxygène-gaz naturel pour en extraire le plomb, encore impur à ce stade. Ce plomb en lingots est ensuite raffiné –par pyrométallurgie ou électrolyse- pour éliminer les traces d’autres métaux (argent, or, antimoine…) et obtenir le plomb doux qui est pur à 99,99 %.

La métallurgie du recyclage s'effectue soit par simple nouvelle fusion, soit, c'est le cas le plus fréquent, par métallurgie de « deuxième fusion ». Dans le cas du plomb de batterie, le plomb d'œuvre obtenu contient de l'étain, du cuivre et de l'antimoine ; il est raffiné pour obtenir du plomb doux ou des alliages.

Trois qualités de métal sont proposées sur le marché avec des variantes :

1 - plomb doux généralement classé suivant quatre variantes principales…

- plomb doux courant, titrant au minimum 99,9 % Pb ;

- plomb titrant au minimum 99,97 % Pb qui est le plomb échangé sur le LME⁵ ;

- plomb extra raffiné, titrant au minimum 99,98 % Pb ;

- plomb électrolytique, titrant au minimum 99,99 % Pb ;

2 - plomb dur ou plomb antimonieux (Pb-Sb) qui contient de 1 % à 10 % d'antimoine (teneur moyenne de 2,7 %) ;

3 - alliages de plomb : Pb-Cu, Pb-Ca, Pb-Te, Pb-Sn, etc...

Depuis le début du XX e siècle, le prix a beaucoup évolué au gré des grands évènements politiques (deux grandes guerres) et économiques (cycles). Cependant, une franche tendance baissière, en dollar constant, est constatée (fig. suivante - gauche) : le prix a évolué de 2 000 $/t en 1900 à moins de 1 000 $/t en 2001. Depuis lors, la montée en puissance de l’hégémonie chinoise sur le marché et le « supercycle » sont responsables d’une accélération à laquelle la spéculation n’est pas étrangère (fig. suivante - droite). En 2007, le cours du plomb sur le LME, après avoir rattrapé le cours de l’aluminium à la mi-juillet, a rattrapé celui du zinc à la fin août, évènements qui paraissaient impossibles il y a quelques années. En dollars courants, le plomb a atteint un maximum de 3 470 $/t (2 547 €/t) le 23 juillet et il se situait à 3 096 $/t à la fin août.

5 - Panorama des utilisations du plomb

Le plomb, métal que l'on obtient assez aisément, a des propriétés (ductilité, malléabilité, inertie, résistance à la corrosion, forte résistivité électrique, densité…), qui le rendent polyvalent.

Cependant, depuis les années 1980, beaucoup d'utilisations historiques du plomb, à l’exemple des peintures, ont été proscrites en raison de sa toxicité. La généralisation des plastiques a aussi réduit son périmètre. Aujourd’hui, il tend à disparaître dans les pays à réglementation stricte dans ses « niches », à l’exemple des alliages de soudure (fig. suivantes).

Les batteries (accumulateurs électriques utilisés au démarrage des moteurs thermiques ou en équipements de secours d’équipements électriques, etc…) ont été commercialisées à partir des années 1880 et sont devenus progressivement la principale utilisation du plomb (sous forme d'oxydes, PbO et Pb 3O 4) : 71 % à l’échelle mondiale et 79 % en France.

En feuilles, plaques, c’est un isolant phonique. Son aptitude à absorber les vibrations le rend utile dans des ateliers, chambres de machines de bateau, etc…. Il est aussi utilisé dans le BTP : on l’utilise sur les toitures (usage en diminution dans certains pays), dans les grands bâtiments où les feuilles de plomb favorisent l'isolation phonique, ou en coussins placés dans les fondations des immeubles afin d’atténuer les vibrations dues au trafic routier.

Des plaques de plomb bloquent très efficacement les radiations ioniques (rayons alpha, béta, gamma, RX). Elles servent à isoler les containers de matières radioactives et permettent d’isoler, par la pose d’un bouclier, les appareils à rayons X et les réacteurs nucléaires. De la même façon, elles permettent de protéger les personnes qui travaillent dans ces environnements, de même que l’usage de verres au plomb (jusqu'à 60 % Pb).

Sa propriété de résistance à la corrosion est mise à profit pour contenir des liquides corrosifs. L'industrie de l'automobile l'a employé, sous forme d'alliage à 10-15 % d'étain, comme revêtement inerte de réservoirs. La part de ces utilisations est de 7 % du marché.

Le plomb est utilisé depuis longtemps pour la fabrication de munitions de guerre ou de chasse. Ce poste occupe aujourd’hui 6 % de la consommation mondiale malgré les restrictions faites à l'usage des plombs de chasse par la convention de La Haye (1995) et dans la fabrication des « étains ».

La généralisation de l'électricité au XX e siècle a permis de mettre à profit l'inertie, la ductilité et la résistance électrique du métal pour le gainage des câbles électriques. Cet usage représente 3 % de la consommation mondiale actuelle.

Malgré les restrictions imposées dans certains pays, les alliages pour soudure au plomb sont les plus communément utilisés : ils représentent 1 % de la demande mondiale. Les soudures soumises à des hautes températures sont réalisées avec des alliages plomb-argent contenant 1 à 2 % d'étain. Les nouveaux alliages de soudure pour la filière électronique comportent de l'étain, associé à du bismuth, de l'argent ou du cuivre.

Les composés chimiques du plomb ont une grande importance, plus pour le champ d’applications couvert que par la part représentée de 12 % de la consommation mondiale. L’industrie automobile emploie le tétraéthyle de plomb, ou Pb(C 2H 5) 4, comme agent antidétonant dans les carburants ; cet usage est en perte de vitesse dans les pays occidentaux où des directives l’ont banni des carburants actuels.

Les composés chimiques du plomb (monoxyde de plomb ou litharge : PbO, tétraoxyde de plomb : Pb 3O 4) ont des applications dans la fabrication du cristal de verre et des verres optiques à grand indice de réfraction ou dans les céramiques. Les verres des tubes de télévision ou des écrans d'ordinateur sont à base de monoxyde de plomb.

Les pigments représentent une importante forme d'utilisation dont l'un des plus connus, le carbonate de plomb ou céruse (2PbCO 3 Pb(OH) 2), encore appelé "blanc de plomb", "blanc de Saturne" ou "blanc d'argent", est utilisé depuis plus de deux mille ans comme pigment blanc, notamment pour enduire les céramiques, préparer des fards, des peintures pour bateaux, etc… . Les autres pigments pour peintures et teintures sont à base de chromate de plomb (jaune de chrome), de molybdate de plomb ou de mélange de sulfate et d'oxyde de plomb.

Les silicates de plomb sont utilisés pour la fabrication des céramiques, des émaux, de peintures. L'azide de plomb, Pb(N 3) 2, est utilisé comme détonateur. De nombreux composés de plomb (sulfates, phosphites, stéarates…) sont utilisés comme stabilisateurs dans les produits vinyliques. Sa toxicité est même utilisée dans les insecticides sous forme d’arséniates. Etc… .

Sources documentaires principales

Antaike ;
Fédération des minerais, minéraux industriels et métaux non ferreux (FEDEM) ;
International Lead & Zinc Study Group ;
Lead Development Association International ;
London Metal Exchange ;
Raw Materials Data ;
US Geological Survey.

Références

1) Consultant indépendant, ex-géologue au BRGM ; version raccourcie du texte original paru dans le « Géochronique » de juin 2007, à laquelle ont été intégrées les mises à jour de l’IL&ZSG, de Raw Materials Data et de l’USGS notamment.

2) Technique de séparation des métaux faisant appel à une fusion suivie d’une oxydation puis d’une séparation plus ou moins sélective des oxydes métalliques au moyen d’un agent absorbant. L’opération est faite dans une coupelle, l’agent absorbant pouvant être de la cendre d’os.

3) Une forte proportion de batteries neuves sont montées sur des véhicules ou installations mécaniques du parc en activité.

4) Ratio du tonnage recyclé au tonnage recyclable disponible (scrapes neuves et métal des produits usagés).

5) London Metal Exchange ; bourse londonienne des métaux (pas tous).