Comment l’innovation stimule la demande de tantale

Le tantale est un métal de transition rare, mou lorsqu'il est pur, de couleur bleu-gris, très résistant à la corrosion. Il fait partie du groupe des métaux réfractaires, largement utilisés comme composants mineurs dans les alliages en raison de leur stabilité et de leurs températures de fusion élevées, qui pour le tantale sont de 3 017 °C. Le tantale est largement dispersé dans la croûte terrestre avec une concentration moyenne mondiale de seulement 1 à 2 ppm.

L'inertie chimique du tantale en fait une substance précieuse pour les équipements de laboratoire et comme substitut au platine. Son utilisation principale aujourd'hui est dans les condensateurs au tantale pour les équipements électroniques, notamment les téléphones portables, les lecteurs DVD et les ordinateurs, ainsi que dans les semi-conducteurs et divers types d'alliages et de superalliages en raison de ses performances à haute température dans les moteurs et les turbines à gaz. Il est désormais considéré comme un élément technologiquement critique par la Commission européenne (CE) et figure également sur les listes de minéraux critiques du Canada et des États-Unis.

Le tantale, souvent trouvé avec le niobium, élément chimiquement similaire du groupe 5, est principalement présent dans le minéral tantalite-columbite (Fe, Mn) (Ta, Nb)2 O6. Il est également présent dans certains minéraux de terres rares, notamment la fergusonite (Y, REE) (Ta, Nb) O4 (présente au projet Nechalacho REE d'Avalon) et la samarskite (Yb, Fe) 2 (Ta, Nb) 2O8. La tantalite-columbite se trouve généralement dans les pegmatites au lithium-césium-tantale (LCT). Avec la demande croissante de matériaux pour batteries au lithium, le développement d'un plus grand nombre de pegmatites LCT (y compris le projet Separation Rapids Lithium d'Avalon) contribuera à augmenter son offre, car la tantalite peut facilement être produite comme sous-produit de la récupération des minéraux de lithium.

L'innovation continue de nouvelles applications pour le tantale dans diverses nouvelles technologies liées à l'aviation et à l'aérospatiale en raison de sa stabilité, où il est utilisé dans les turbines à gaz en vol. Les alliages de tantale ont également des applications dans les équipements médicaux car ils ne sont pas irritants lorsqu'ils sont utilisés pour les instruments chirurgicaux et sont totalement inertes vis-à-vis des fluides corporels, ce qui en fait un matériau idéal pour les implants chirurgicaux.

Ce métal est de plus en plus demandé comme matériau d'implant en raison de sa biocompatibilité exceptionnelle et de son degré élevé de ductilité et de résistance à la corrosion. Il est également utilisé pour fabriquer des implants osseux poreux et très résistants, car les os humains ont une bonne affinité pour le tantale. Il a également la capacité de stimuler la croissance osseuse.

L'innovation continuera d'augmenter la demande de tantale. La demande mondiale en 2021 était de 1 887 tonnes et elle devrait désormais atteindre au moins 2 440 tonnes d’ici 2028, en fonction du rythme d’innovation des nouvelles applications. Les prix du tantale varient actuellement entre 210 $/kg et 360 $/kg, selon qu'il existe ou non une production locale des concentrés minéraux et des produits dérivés.

La demande de tantale dans l’industrie automobile va probablement s’accélérer avec la transition vers les véhicules électriques où les condensateurs (ou ultracondensateurs) peuvent contribuer au stockage de l’énergie. De même, la demande croissante pour divers produits électroniques dans lesquels le stockage d’énergie est important, notamment les smartphones et les ordinateurs portables ainsi que pour les applications médicales, contribuera également à la croissance de la demande. Les condensateurs au tantale sont utilisés dans les dispositifs médicaux implantables et seront de plus en plus utilisés dans les appareils électroniques conçus pour la santé et le bien-être, à mesure que l'innovation continue de nouveaux produits intéressants dans l'industrie électronique applicables aux soins médicaux.

Le tantale est également utilisé dans la production de semi-conducteurs comme couche de diffusion en film mince où ses performances sont très fiables. Doté des propriétés thermiques, électriques et mécaniques les plus stables pour une variété d'applications de semi-conducteurs et de températures de fonctionnement d'appareils, le tantale offre les niveaux de pureté les plus élevés. La compatibilité du tantale avec le silicium et le dioxyde de silicium pour la production de puces constitue également un avantage important.

L'application du tantale dans les turbines à gaz tire parti de sa température de fusion élevée. Le tantale est ajouté aux superalliages à base de nickel afin de créer des matériaux présentant des caractéristiques mécaniques à plus haute température, une résistance à la corrosion améliorée et une durée de vie plus longue. Dans la section dite chaude des moteurs à turbine à gaz, qui représente environ 50 % du poids, le tantale est un composant clé des superalliages monocristallins et polycristallins. La fonction du tantale dans les superalliages et la manière dont il améliore leurs performances se sont adaptées à de nombreuses nouvelles technologies en créant un nouveau groupe d'alliages.