L'étain : un métal "vert" en devenir

La prochaine fois que vous ouvrirez une canette de bière, vous voudrez peut-être penser à l'étain. Le métal argenté avec une légère teinte jaune entre dans 25% des 370 milliards de contenants de boissons en métal produits chaque année, via l'acier étamé. Les autres 75% des canettes sont en aluminium.

Cette application est constamment renforcée par les buveurs de bière en Grande-Bretagne, qui qualifient leurs canisters de boissons de "boîtes", et les Australiens, qui les appellent "tinnies".

Mais si vous pensez que l'étain se limite à la modeste boîte de conserve, vous serez peut-être surpris d'apprendre que le métal doit faire l'objet d'une refonte stratégique. Le sentiment parmi le petit nombre d'analystes qui couvrent le marché de l'étain (seulement 310 000 tonnes sont produites annuellement, par rapport, disons, au cuivre à 20 Mt) devient haussier, sur la base des déficits d'approvisionnement prévus, alors que la demande augmente pour l'utilisation de l'étain dans ce qui a été surnommé la « quatrième révolution industrielle » - impliquant la communication machine à machine, l'Internet des objets et l'intelligence artificielle.

Et cette utilisation est... la soudure. Au cours des dernières décennies, l'utilisation de l'étain s'est discrètement éloignée du stockage des aliments vers la nano-soudure dans l'électronique, comme les semi-conducteurs. Selon l'International Tin Association (ITA), la soudure représentait 48 % de l'utilisation mondiale en 2018, contre seulement 13 % pour les emballages en fer blanc.

L'étain a même fait ses preuves face à la pandémie. Les ventes de semi-conducteurs, considérées comme un indicateur indirect du secteur des biens électroniques, ont augmenté d'environ 6 % cette année par rapport à 2019, ce qui a été une aubaine pour l'étain.

D'un creux de 13 791 $ la tonne lié au virus à la mi-mars, l'étain se négocie désormais à 28 899 $/t.

Comme l'écrivait récemment le chroniqueur sur les métaux de Reuters, Andy Home, [s]oldering entraînera également une augmentation de la demande d'étain alors que le monde se prépare pour la révolution industrielle version 4.

L'étain est littéralement la colle qui lie les machines nécessaires à l'interface avec les mondes virtuel et robotique.

Ceci, ainsi que son utilisation dans un large spectre de fabrication moderne, n'est pas passé inaperçu par l'US Geological Survey, qui en 2018 a inclus l'étain sur sa liste de 35 minéraux critiques.

En plus des utilisations principales dans la soudure, l'étamage, les produits chimiques à base d'étain, les alliages de laiton et de bronze, l'étain devient également important pour les applications "vertes". Au cours de la prochaine décennie, l'étain sera probablement présent dans les batteries lithium-ion et autres, le solaire photovoltaïque, les matériaux thermoélectriques, les utilisations liées à l'hydrogène et la capture du carbone.

Composition/ géologie/ exploitation minière

Un élément chimique avec le symbole Sn, l'étain est suffisamment mou pour être coupé sans trop de force. Après solidification, l'étain pur conserve un aspect poli, semblable à un miroir, mais dans les alliages d'étain tels que l'étain, il prend une couleur gris terne.

Bien qu'il soit considéré comme critique, l'étain n'est pas particulièrement rare. C'est le 49e élément le plus courant de la croûte terrestre, à 2 parties par million (ppm), contre 75 ppm pour le zinc, 50 ppm pour le cuivre et 14 ppm pour le plomb.

L'étain n'est pas un élément natif. Au contraire, il est le plus souvent obtenu à partir de la cassitérite minérale, qui contient de l'oxyde stannique SnO2, d'où le symbole atomique Sn. D'autres formes d'étain peuvent être extraites de sulfures moins abondants tels que la stannite, ce qui nécessite un processus de fusion plus complexe. L'étain est chimiquement similaire au germanium et au plomb et ne s'oxyde pas facilement dans l'air.

La cassitérite, un minéral de couleur foncée, s'accumule souvent dans les canaux des rivières sous forme de dépôts alluviaux, étant plus dure, plus lourde et plus résistante chimiquement que le granit qui l'accompagne habituellement. Environ 80% de l'étain extrait proviendrait de gisements secondaires trouvés en aval des filons primaires. La majeure partie est produite à partir de gisements de placers, qui contiennent aussi peu que 0,015% d'étain, en utilisant des méthodes d'exploitation minière économiques telles que le dragage et les fosses à ciel ouvert.

L'étain est extrait en torréfiant la cassétérite minérale avec du carbone dans un four à environ 2 500 degrés Fahrenheit. L'étape suivante consiste à lessiver avec des solutions acides ou aqueuses pour éliminer les impuretés. La séparation électrostatique ou magnétique aide à éliminer toutes les impuretés de métaux lourds.Histoire

La première extraction d'étain a eu lieu au début de l'âge du bronze, vers 3 000 av. Les objets en bronze contenant de l'étain ou de l'arsenic sont apparus pour la première fois au Proche-Orient. On pense que la faible teneur en étain, <2%, y était involontaire, en raison de traces trouvées dans le minerai de cuivre, ainsi que d'arsenic. Le risque pour la santé de cette combinaison a été rapidement réalisé, incitant à rechercher un minerai d'étain moins dangereux. Cela a créé une demande pour le métal et favorisé les réseaux commerciaux entre de nombreuses cultures de l'âge du bronze.

Lorsque le cuivre était allié à l'étain, il produisait du bronze, qui a un point de fusion inférieur à celui du cuivre, ce qui le rend plus facile à travailler. Le bronze était également plus dur, donc idéal pour les outils et les armes. Selon la Royal Society of Chemistry, les Chinois extrayaient de l'étain vers 700 av. J.-C., et de l'étain pur a été trouvé à Machu Picchu, la citadelle de montagne des Incas dans l'ancien Pérou.

Un alliage de bronze composé d'un huitième d'étain et de sept huit de cuivre a été utilisé à grande échelle à partir de 3 000 av. L'étain, un alliage de 85 à 90% d'étain, le reste étant généralement composé de cuivre, d'antimoine et de plomb, aurait été utilisé comme couverts de l'âge du bronze jusqu'au XXe siècle.

Les usages

Source : Association internationale de l'étain (ITA)

Souder

L'utilisation moderne de l'étain est principalement dans les soudures tendres étain-plomb. L'étain est un excellent métal pour les alliages car il fond et adhère à de nombreux métaux de base à des températures considérablement inférieures à leurs points de fusion. De plus petites quantités d'autres métaux, tels que l'antimoine et l'argent, renforcent les soudures étain-plomb. Les industries électroniques/électriques utilisent généralement des soudures contenant 40 à 70 % d'étain.

Selon l'Association internationale de l'étain, grâce aux prévisions de croissance positives pour les technologies électroniques basées sur la 5G dans l'imminente « 4e révolution industrielle », ainsi qu'aux nouveaux marchés d'interconnexion dans les véhicules électriques et d'autres infrastructures liées au changement climatique, les perspectives à plus long terme pour l'utilisation de la soudure restent très positives, malgré les récents chocs macroéconomiques.

Le cabinet de recherche Mordor Intelligence constate que la soudure est le segment de marché de l'étain qui connaît la croissance la plus rapide, mené par la région Asie-Pacifique.

CAGR du marché de l'étain par région, 2020-25. Source : Renseignement du Mordor

Produits chimiques à base d'étain

Les produits chimiques à base d'étain pour les stabilisateurs de PVC, les catalyseurs polymères et de nombreuses autres applications constituent la deuxième plus grande utilisation de l'étain. Le fluorure d'étain est ajouté à certains produits de soins dentaires sous forme de fluorure stanneux (SnF2), qui s'est avéré plus efficace que le fluorure de sodium pour contrôler la gingivite.

Étamage

Étant donné que l'étain a une faible toxicité, l'acier étamé est largement utilisé pour les emballages d'aliments et de boissons, ainsi que pour les boîtes de produits chimiques, de peintures et de produits secs. L'étain est également utilisé pour revêtir le plomb et le zinc et se lie facilement au fer en tant qu'agent anticorrosion. Les casseroles à base de cuivre sont souvent recouvertes d'un mince placage d'étain; sans lui, la combinaison d'aliments acides avec du cuivre peut être toxique.

Alliages

L'étain combiné avec d'autres éléments forme une variété d'alliages utiles. Le bronze est encore largement utilisé dans des applications allant de la sculpture aux produits électriques, et les articles-cadeaux traditionnels en étain sont toujours très appréciés. Bell metal est un alliage cuivre-étain contenant 22% d'étain. Le métal en pourcentages à un chiffre a parfois été utilisé dans la monnaie, par exemple les centimes américains et canadiens. Les alliages contenant de l'étain sont également utilisés dans les plaquettes de frein, les toitures et les roulements, pour n'en nommer que quelques-uns.

Pour une illustration de la prévalence de l'étain dans l'industrie automobile, voir l'infographie ci-dessous, gracieuseté de l'International Tin Association.

Source : Association internationale de l'étain (ITA)

Marché de l'étain

Selon l'USGS, la Chine est le plus grand producteur d'étain au monde, suivie de l'Indonésie et du Myanmar/Birmanie. En 2019, sur un marché mondial de 310 000 tonnes, la Chine a produit 85 000 t, l'Indonésie a extrait 80 000 t et la Birmanie a produit 54 000 t. La Chine et l'Indonésie ont également le plus de réserves d'étain, avec respectivement 1,1 million de tonnes et 800 000 t, suivies du Brésil à 700 000 t.

Source : Service géologique des États-Unis (USGS)

Les États-Unis ne produisent pas leur propre étain. L'année dernière, les États-Unis comptaient sur l'Indonésie pour 25 % de leurs importations d'étain raffiné, suivis de près par la Malaisie à 24 %, le Pérou à 20 % et la Bolivie à 18 %.

Mais, bien que les États-Unis n'aient pas extrait d'étain depuis 1993, ni l'ont fondu depuis 1989, le pays est le plus grand producteur secondaire au monde, recyclant environ 11 000 tonnes l'an dernier. Le Canada était le principal fournisseur de déchets et de rebuts d'étain aux États-Unis en 2019.

L'industrie mondiale de l'étain est fortement consolidée, les 10 principaux producteurs représentant plus de 60 % du marché. Parmi les principaux acteurs figurent les sociétés chinoises Yunnan Tin et Yunnan Chengfeng Non-ferrous Metals, PT Timah d'Indonésie, Malaysia Smelting Corporation et Minsur, du Pérou.

Source : Wikipédia

La majeure partie de l'étain mondial est négociée à la Bourse des métaux de Londres, en provenance de huit pays sous 17 marques.

Compte tenu de l'importance de la Chine pour le marché de l'étain, sa valeur pour Pékin doit être prise en compte, en ce qui concerne l'offre et la demande futures pour le métal. Selon l'article de Reuters cité ci-dessus, le pays devrait inclure un programme de stockage de matières premières stratégiques dans son prochain plan quinquennal commençant en 2021...

Compte tenu à la fois de la base de fabrication existante de la Chine et de sa volonté de dominer la technologie de nouvelle génération, l'étain est un candidat probable au statut de métal stratégique.

Les analystes de la Macquarie Bank ont ​​prévu des déficits d'approvisionnement cette année et 2021, à 4 400 et 2 900 tonnes, respectivement, avec des déficits se produisant chaque année jusqu'en 2025. Les analystes de Roskill sont légèrement moins optimistes, prédisant des pénuries jusqu'en 2023, selon Reuters.

Pourquoi les déficits ? Macquarie déclare "des inquiétudes sont apparues concernant l'approvisionnement futur du Myanmar, les acteurs du marché nous disant que les demandes des acheteurs chinois atteignent maintenant l'Afrique et la nouvelle mine Alphamin en (République démocratique du Congo)".

La Chine est devenue dépendante des importations d'étain provenant des mines de l'ancienne colonie britannique, qui s'épuisent. Les importations de 470 000 tonnes ont culminé en 2016, mais ont tendance à baisser depuis. Cette année, ajoutant l'insulte à l'injure, pour les producteurs du Myanmar, il y a eu les restrictions liées au covid-19 à la frontière Chine-Myanmar, et récemment, les inondations dans certaines mines.

Du côté de la demande, malgré une baisse de l'utilisation mondiale de la soudure d'environ 8 % en 2020 en raison du covid-19, la plupart des répondants à l'enquête annuelle de l'ITA ont vu des opportunités majeures dans la 5G. Selon les prévisions des participants à l'enquête, l'utilisation du fer-blanc devrait augmenter de 7 % en 2020 en raison de l'augmentation des achats d'aliments en conserve par les consommateurs pendant la pandémie, en particulier en dehors de la Chine.

Applications futures de l'étain

Malgré la taille limitée du marché de l'étain - environ 300 000 tonnes par an - il est facile de voir la polyvalence de l'étain, grâce à son utilisation dans un certain nombre de secteurs verticaux de l'industrie. Pourtant, la portée de l'étain continue de s'étendre.

Lors du London Tin Seminar 2020, une présentation sur l'avenir de l'étain par le Dr Jeremy Pearce, responsable de l'intelligence de marché et des communications à l'ITA, a révélé que les propriétés de l'étain offrent un large éventail de projets de R&D dans les technologies d'énergie verte, ainsi que de nouveaux matériaux électroniques.

D'abord et avant tout, l'utilisation de l'étain dans les batteries lithium-ion. Alors que les métaux de batterie comme le lithium, le cobalt, le nickel et le graphite occupent la vedette, l'étain gagne tranquillement du terrain en tant que composant améliorant les performances de l'anode de la batterie, ainsi que certaines technologies à semi-conducteurs. Selon l'ITA, plusieurs centaines d'articles et de brevets ont suivi le développement de matériaux à base d'étain dans les batteries Li-ion.

L'étain, ses alliages et ses composés sont également de bons candidats pour la prochaine génération de batteries, au-delà du Li-ion, déjà en développement, notamment les ions sodium, magnésium et potassium. L'étain pourrait également avoir une opportunité sur le marché en plein essor du stockage de l'énergie, par exemple en tant que catalyseur dans les batteries à flux redox ou dans les technologies de métaux liquides.

Certains matériaux qui entrent dans les panneaux solaires sont chers, comme le gallium, un élément de terre rare. L'étain aurait été au début de la course aux métaux moins chers et plus abondants pour les remplacer. Le métal est actuellement exploré comme moyen de stockage d'énergie thermique dans des fermes solaires qui concentrent la lumière du soleil à l'aide de miroirs. Le secteur de l'énergie solaire bénéficie également de l'utilisation accrue par la Chine du ruban de soudure pour joindre les cellules solaires.

En parlant d'énergie thermique, l'étain fait souvent partie d'une suite de matériaux thermoélectriques qui convertissent la chaleur résiduelle en électricité. Selon l'ITA, le séléniure d'étain a été salué comme le meilleur matériau thermoélectrique au monde en raison de sa structure cristalline unique. Un grand nombre de matériaux sont en cours de développement pour différentes plages de température et environnements, notamment les oxydes de zinc-étain ou les sulfures d'étain, ainsi que des alliages plus sophistiqués tels que le nickel-manganèse-étain.

L'étain pourrait également jouer un rôle dans la future économie de l'hydrogène. Le métal a le potentiel de réduire considérablement les coûts de production d'hydrogène, en particulier en tant que métal liquide pour extraire le carbone du méthane, et en tant que photocatalyseur d'oxyde ou de sulfure pour séparer l'eau à la lumière du soleil. Apparemment, l'étain liquide a d'abord été utilisé comme électrode dans un type de pile à combustible capable de convertir n'importe quel type d'alimentation en gaz hydrocarboné, et en même temps d'agir comme catalyseur de la réaction recombinante. D'autres développements ont utilisé l'étain, ses alliages et ses composés dans diverses parties de la pile à combustible, y compris le pyrophosphate d'étain comme membrane de pile à combustible à moyenne température.

Enfin, l'étain peut avoir un rôle de catalyseur dans la technologie de capture du carbone, tandis que la nanotechnologie de l'oxyde d'étain pourrait aider au traitement de l'eau. Comme expliqué par ITA, l'étain a une capacité particulière à reformer et à lier des composés organiques qui peuvent être exploités, en utilisant la lumière du soleil ou l'électrochimie (capture du carbone), et peut interagir chimiquement avec et neutraliser divers contaminants, en particulier sous sa forme « stanneuse » la plus active (traitement de l'eau).

Conclusion

L'étain n'est pas le métal le plus excitant, mais le fait est qu'il jouera un rôle important dans le développement d'une nouvelle économie, dépendante de l'énergie verte, des véhicules électriques et des technologies de pointe comme la 5G, l'Internet des objets et l'intelligence artificielle.

Pour un si petit marché, l'étain a un éventail impressionnant d'utilisations actuelles et potentielles, le plaçant dans la même ligue que l'argent, en tant que métal essentiel à l'électronique moderne. Son utilisation principale dans la soudure étain-plomb garantit pratiquement que l'étain bénéficiera d'une demande constante pendant des années, voire des décennies à venir. Cela compense largement le déclin de l'utilisation de l'étain dans le papier d'aluminium de cuisine (maintenant fabriqué à partir d'aluminium), par exemple, et les récipients à boissons en métal, dont les trois quarts sont désormais en aluminium.

Cette année, le prix de l'étain a été touché par la pandémie, comme pratiquement tous les autres métaux, mais il est revenu en force, gagnant 45 % depuis un creux de la mi-mars. Covid a en fait été bon pour le secteur de l'électronique, qui a profité à l'étain. Lorsque la croissance économique mondiale reprendra, suite au déploiement des vaccins, la demande d'étain et d'autres métaux industriels reprendra sûrement. Lorsque nous tenons compte des pénuries d'approvisionnement actuelles et futures prévues par les experts, l'étain ressemble de plus en plus à un métal que les investisseurs prospectifs en ressources devraient avoir sur leur radar.

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