La Russie a lancé la production industrielle d’alliages de magnésium à base de terres rares, tandis que la technologie allemande de « suspension d’hydrogène à base de magnésium » a fait l’objet de remises en question systématiques [Enquête SMM]

L’usine de magnésium de Solikamsk, en Russie, lance la production industrielle d’alliages de magnésium contenant des terres rares

L’usine de magnésium de Solikamsk (SMP), filiale de Rosatom, a récemment annoncé le lancement de la production industrielle d’alliages de magnésium contenant des éléments de terres rares tels que le néodyme, le cérium et le lanthane. Ces nouveaux matériaux allient légèreté et haute résistance, peuvent réduire de manière significative le poids des structures et améliorer l’efficacité énergétique des équipements, et sont recyclables, ce qui les classe parmi les matériaux d’« ingénierie verte ». Les produits visent principalement les secteurs de l’aérospatiale, de la construction automobile, de l’énergie, ainsi que des industries pétrolière et gazière. L’introduction d’additifs à base de terres rares a renforcé la résistance du matériau aux charges et prolongé la durée de vie des composants clés. L’usine de magnésium de Solikamsk a commencé la production de magnésium en 1936 et l’extraction de métaux des terres rares à partir de concentré de loparite en 1958. À l’heure actuelle, l’usine représente 100 % des capacités russes en composés de terres rares, en niobium et en tantale, ainsi que 75 % de la production de magnésium et 4 % de celle de titane.

La technologie de « pâte à hydrogène à base de magnésium » de Fraunhofer suscite des interrogations sur l’efficacité et le coût au niveau du système

La technologie Powerpaste développée par l’institut Fraunhofer en Allemagne a récemment relancé les débats. Basée sur l’hydrure de magnésium, cette technologie libère de l’hydrogène par réaction avec l’eau pour alimenter des piles à combustible, dans le but d’éviter les problèmes de sécurité et de coût liés au stockage de l’hydrogène sous haute pression. Cependant, une analyse indépendante a indiqué que ses performances à l’échelle du système étaient très inférieures aux affirmations promotionnelles.

Les principaux problèmes résident dans la densité énergétique et l’efficacité. Selon les estimations, produire 1 kg d’hydrogène nécessite environ 10 kg de pâte à hydrogène et 9 kg d’eau purifiée, soit un poids total de 19 kg, ce qui correspond à une densité énergétique au niveau du système de seulement 0,3 à 0,4 kWh/kg, comparable à celle des batteries au lithium plutôt que supérieure à celles-ci. La production de magnésium en amont consomme jusqu’à 80 à 110 kWh/kg d’hydrogène, ce qui ramène le rendement global de la chaîne, de l’électricité à l’électricité, à seulement environ 10 %. Le processus de réaction libère une grande quantité de chaleur, environ 19 kWh/kg d’hydrogène, ce qui nécessite une gestion thermique complexe. Les débits de production d’hydrogène sont limités, et une purification est nécessaire pour le rendre compatible avec les piles à combustible à membrane échangeuse de protons. Du côté des coûts, la seule consommation d’énergie liée à la production de magnésium a augmenté les coûts de 4 à 11 $/kg d’hydrogène, sans même inclure le matériel du système ni la logistique.

Le coût revendiqué par Fraunhofer de 2 euros par kilogramme de pâte d’hydrogène ne couvre que les matières premières, tandis que le coût complet du système est d’un ordre de grandeur supérieur. La chaîne de recyclage n’a pas non plus été bouclée, car la transformation par fusion de l’hydroxyde de magnésium en magnésium exige une forte consommation d’énergie. L’analyse estime que cette technologie ne convient qu’à des scénarios de démonstration dans une plage allant de quelques centaines de watts à quelques kilowatts et qu’elle ne peut pas répondre à de fortes demandes de puissance, comme celles des navires. En substance, il s’agit d’une « destruction d’énergie » plutôt que d’un stockage d’énergie, et il n’existe aucun avantage au niveau du système.