La disponibilité future du zinc : méthodes et données (2/4)

Suite de l’article sur la question de la disponibilité du zinc, entre extraction minière nécessaire et contribution potentielle du recyclage. Nous nous intéressons ici aux méthodes utilisées par l'étude et à l'analyse des données historiques et prospectives pour évaluer la disponibilité future du zinc. 

 

2.1 Élaborer un scénario de demande basé sur des données historiques

La consommation de métaux de la société est en corrélation avec la taille de la population et la croissance économique. Cela est particulièrement vrai pour les métaux communs tels que le zinc, qui ont des applications largement établies et multiples dans les bâtiments, les infrastructures, les machines et les transports. Dans ces applications, le zinc est utilisé sous diverses formes de première utilisation : galvanisation de l’acier, du laiton, moulage sous pression du Zamak, composés chimiques et feuilles ou fils de zinc.

La corrélation rétrospective de la production de chaque première utilisation de zinc par habitant avec le produit intérieur brut mondial (PIB PPA) a été analysée sur la base des chiffres de production historiques de 2000 à 2019. Une analyse de régression a été réalisée et utilisée pour extrapoler la demande de zinc par habitant. Un scénario de base de l'OCDE (2019) a été appliqué pour l'évolution future de la population mondiale et du PIB mondial (PPA). Dans ce scénario, le taux de croissance annuel composé du PIB mondial est de 2,8 %.
 

2.2 Évaluation de la disponibilité géologique du zinc

En 2021, les réserves de zinc sont estimées à 250 Mt de Zn (USGS, 2022). Si l’on regarde les réserves publiées de 190 Mt Zn en 2000 (USG, 2000), on remarque qu’au fil des années, le ratio réserves / production annuelle est resté presque constant, avec un horizon d’approvisionnement garanti typique compris entre 15 et 20 ans.

Pour mieux appréhender l'avenir, il est important de considérer la catégorie plus large des ressources qui représentent des gisements avec des degrés de connaissance variables et potentiellement pénalisés par des incertitudes socio-économiques (manque de licence sociale d'exploitation, coût élevé de l'énergie, bas prix des métaux, etc.). Des données récentes, mises à jour par les statistiques des sociétés minières, confirment l’estimation donnée par Mudd et al., (2017) de 633 Mt Zn dans les ressources connues. La production primaire annuelle actuelle de zinc, qui s'élève à 12,8 Mt/a Zn, est assurée par 340 mines en exploitation, les cent plus grandes exploitations en fournissent plus de 80 % (ILZSG, 2022).
 

2.3 Approche de modélisation pour les stocks et flux prospectifs de zinc

Un modèle rétrospectif dynamique de flux de matières couvrant le cycle mondial du zinc est étendu pour inclure les stocks et flux prospectifs de zinc jusqu'en 2050. La production future de biens de première utilisation, telle que décrite dans la partie 2.1, est appliquée comme entrée exogène pour le modèle de flux de matières. La demande globale de zinc qui en résulte est calculée en incluant le besoin supplémentaire de zinc pour fabriquer ces produits, à savoir les nouveaux déchets issus de la production de première utilisation ou les pertes de matériaux dans les processus de fusion et d'affinage en appliquant des mesures d'efficacité des processus. Le calcul de la production finale de fabrication, de la nouvelle génération de rebuts, de la constitution de stocks et de la génération de rebuts en fin de vie (EoL) est mis en œuvre de manière analogue au modèle rétrospectif.

Après leur fabrication, les produits entrent dans le stock de biens en usage, où certaines distributions à vie leur sont attribuées. Lorsqu'ils atteignent la fin de leur durée de vie utile, les produits mis au rebut peuvent être collectés pour être recyclés, indiqué par un taux de collecte en fin de vie (EoL CR). Les processus ultérieurs sont le tri des types de déchets, la séparation des fractions métalliques applicables et les processus de recyclage. Outre les gains d’efficacité, la répartition du zinc utilisé pour produire des produits finaux spécifiques change également au fil du temps. Les développements passés ont été projetés dans le futur pour tenir compte de ces changements.
 

Fig. 1. Structure schématique de la conception de l'étude et du modèle MFA prospectif.
 

Deux scénarios de recyclage différents sont développés :

Le scénario Recycling as Usual (RU) fait l’hypothèse que la moyenne mondiale des systèmes de recyclage ne change pas, y compris les processus de collecte, de séparation et de recyclage. L’inactivité politique conduit à des efficacités et à des taux de recouvrement constants. Cela signifie que la capacité de recyclage suit la disponibilité des déchets, mais qu'aucune innovation n'a lieu dans le système de recyclage.

En revanche, le scénario d’amélioration du recyclage (RI) suppose des améliorations significatives des systèmes mondiaux de recyclage dues aux développements technologiques, aux efforts politiques et à une conscience environnementale accrue au niveau mondial. La meilleure technologie actuellement disponible en matière de traitement et de recyclage des déchets sera pleinement implantée à l’échelle mondiale jusqu’en 2050 dans le scénario RI. Les hypothèses les plus significatives sont les suivantes :

• La collecte des déchets post-consommation devient de plus en plus efficace, atteignant un taux de collecte en fin de vie de 61 % en 2050 contre 45 % en 2019.
• Il y aura un déplacement de la filière sidérurgique primaire vers la filière sidérurgique secondaire, où la récupération du zinc à partir de la ferraille d'acier galvanisé sous forme de poussière de four à arc électrique (EAF) est plus probable. De plus, dans le cadre de la production d'acier primaire, la poussière du four à oxygène basique (BOF) ne sera plus mise en décharge ni utilisée comme matériau de remplissage, mais la récupération du zinc à partir de ces résidus deviendra également une pratique courante. L'enrichissement du zinc au sein du BOF par le recyclage interne des poussières dans l’aciérie intégrée et le recyclage ultérieur via le procédé Waelz ou l'utilisation de procédés de recyclage externes comme le procédé HIsarna ou le DK sont envisageables.
• Le zinc sera récupéré à partir des résidus de déchets solides municipaux (DMS). L'efficacité de séparation résultante, basée sur la récupération du zinc à partir des cendres volantes et des cendres résiduelles, est supposée être de 64 %. On estime que toutes ces améliorations se développeront de manière linéaire jusqu’en 2050.

Les deux scénarios de recyclage sont basés sur le même scénario de demande, tandis que le scénario RU peut être considéré comme l'avenir avec le moins de recyclage et la plus grande exploitation minière et le scénario RI comme un recyclage optimal et une exploitation minière minimale.

Retour sur : introduction (1/4)
 

 

Source photo : Antanamina mine Instituto de Ingenieros de Minas del Perú