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Fiches/Documents/Minerai/Fiche minerai germanium.md

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minerai Germanium Germanium 1.0 2025-04-22 Version initiale Stéphan Peccini
Objectif_final_v0-7.pdf §2 (méthodologie de calcul)
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Présentation synthétique

Le germanium est un métalloïde gris-blanc, élément numéro 32 du tableau périodique, découvert en 1886 par Clemens Winkler. Ni vraiment métal ni non-métal, il se distingue par ses propriétés semi-conductrices exceptionnelles qui en font un matériau stratégique pour l'électronique avancée. Sa production est principalement issue de deux sources : comme sous-produit de la métallurgie du zinc (environ 80%) et, dans une moindre mesure, du traitement des cendres de certains charbons. Le traitement du germanium implique des procédés hydrométallurgiques complexes suivis de multiples étapes de purification pour atteindre les niveaux de pureté extrêmes (jusqu'à 99,99999%) requis pour les applications électroniques. L'affinité chimique du germanium pour l'oxygène nécessite des précautions particulières lors de sa manipulation. Les technologies de traitement ont considérablement évolué depuis les années 1950, notamment avec le développement de la fusion de zone qui permet d'obtenir des monocristaux d'une pureté sans précédent, avec seulement un atome d'impureté pour 10^10 atomes de germanium.

Procédés de traitement

Étape Description du procédé Part utilisée
Extraction primaire Récupération du germanium à partir des résidus de calcination des minerais de zinc (0,5% Ge) ou traitement des cendres de certains charbons 100%
Lixiviation Attaque des résidus par solutions acides (acide sulfurique) pour solubiliser le germanium sous forme Ge(IV) 100%
Extraction sélective Extraction liquide-liquide avec extractants organiques spécifiques (β-dodécényl-hydroxy-8-quinoléine/Kelex 100) en milieu acide (pH<2) 90%
Purification intermédiaire Lavage de la phase organique avec de l'eau pour éliminer les impuretés métalliques (zinc, fer) 85%
Élution Récupération du germanium par contact avec solution alcaline (NaOH 1-3M) ou acide fluorhydrique dilué (1-10%) 80%
Chloration Conversion en tétrachlorure de germanium (GeCl₄) par traitement avec chlore ou acide chlorhydrique 75%
Hydrolyse et réduction Hydrolyse du GeCl₄ en GeO₂, puis réduction par hydrogène pour obtenir du germanium métallique 70%
Purification finale Fusion de zone pour atteindre des puretés extrêmes (1 atome d'impureté pour 10^10 atomes de germanium) 65%

Note: Les pourcentages dans la colonne "Part utilisée" indiquent la proportion du germanium initial qui passe par chaque étape. La diminution progressive reflète les pertes inhérentes au processus et les dérivations vers certaines applications spécifiques qui n'exigent pas les niveaux de pureté les plus élevés.

Extraction_Germanium:
  Chine_Extraction_Germanium:
    nom_du_pays: Chine
    part_de_marche: 94%
    acteurs:
      YunnanChihong_Chine_Extraction_Germanium:
        nom_de_l_acteur: Yunnan Chihong Germanium and Zinc Co Ltd
        part_de_marche: 20%
        pays_d_origine: Chine
      YunnanLincang_Chine_Extraction_Germanium:
        nom_de_l_acteur: Yunnan Lincang Xinyuan Germanium Industry Co Ltd
        part_de_marche: 19%
        pays_d_origine: Chine
  Russie_Extraction_Germanium:
    nom_du_pays: Russie
    part_de_marche: 4%
    acteurs:
      JSCGermanium_Russie_Extraction_Germanium:
        nom_de_l_acteur: JSC Germanium
        part_de_marche: 4%
        pays_d_origine: Russie
  EtatsUnis_Extraction_Germanium:
    nom_du_pays: États-Unis
    part_de_marche: 1%
    acteurs:
      TeckResources_EtatsUnis_Extraction_Germanium:
        nom_de_l_acteur: Teck Resources
        part_de_marche: 1%
        pays_d_origine: Canada

Principaux producteurs - Extraction

Pays d'implantation Entreprise Pays d'origine Part de marché
(cette section sera remplie automatiquement)

Unités : t/an

Total : 180

Reserves_Germanium:
  Chine_Reserves_Germanium:
    nom_du_pays: Chine
    part_de_marche: 92%
    acteurs:
      {}

Principaux pays - Réserves

Pays d'implantation Part de marché
(cette section sera remplie automatiquement)

Unités : t

Total : 380000

Traitement_Germanium:
  Japon_Traitement_Germanium:
    nom_du_pays: Japon
    part_de_marche: 5%
    acteurs:
      TeckResources_Japon_Traitement_Germanium:
        nom_de_l_acteur: Teck Resources
        part_de_marche: 5%
        pays_d_origine: Canada
  Chine_Traitement_Germanium:
    nom_du_pays: Chine
    part_de_marche: 50%
    acteurs:
      YunnanGermanium_Chine_Traitement_Germanium:
        nom_de_l_acteur: Yunnan Germanium
        part_de_marche: 30%
        pays_d_origine: Chine
        minerai_origine:
          pays: Chine
          pourcentage: 90%
      YunnanChihong_Chine_Traitement_Germanium:
        nom_de_l_acteur: Yunnan Chihong Zinc
        part_de_marche: 20%
        pays_d_origine: Chine
        minerai_origine:
          pays: Chine
          pourcentage: 100%
  Belgique_Traitement_Germanium:
    nom_du_pays: Belgique
    part_de_marche: 17%
    acteurs:
      Umicore_Belgique_Traitement_Germanium:
        nom_de_l_acteur: Umicore
        part_de_marche: 17%
        pays_d_origine: Belgique
        minerai_origine:
          pays: Chine
          pourcentage: 30%
  Russie_Traitement_Germanium:
    nom_du_pays: Russie
    part_de_marche: 10%
    acteurs:
      GermaniyJSC_Russie_Traitement_Germanium:
        nom_de_l_acteur: Germaniy JSC
        part_de_marche: 10%
        pays_d_origine: Russie
        minerai_origine:
          pays: Russie
          pourcentage: 100%
  Canada_Traitement_Germanium:
    nom_du_pays: Canada
    part_de_marche: 7%
    acteurs:
      CinqNPlus_Canada_Traitement_Germanium:
        nom_de_l_acteur: 5N Plus
        part_de_marche: 7%
        pays_d_origine: Canada
        minerai_origine:
          pays: États-Unis
          pourcentage: 20%
  Allemagne_Traitement_Germanium:
    nom_du_pays: Allemagne
    part_de_marche: 1%
    acteurs:
      PPMPure_Allemagne_Traitement_Germanium:
        nom_de_l_acteur: PPM Pure Metals
        part_de_marche: 1%
        pays_d_origine: Allemagne
  EtatsUnis_Traitement_Germanium:
    nom_du_pays: États-Unis
    part_de_marche: 10%
    acteurs:
      IndiumCorporation_EtatsUnis_Traitement_Germanium:
        nom_de_l_acteur: Indium Corporation
        part_de_marche: 10%
        pays_d_origine: États-Unis
        minerai_origine:
          pays: États-Unis
          pourcentage: 60%

Principaux producteurs - Traitement

Pays d'implantation Entreprise Pays d'origine Origine du minerai Part de marché
(cette section sera remplie automatiquement)

Unités : t/an

Total : 150

Note: La capacité de traitement fait référence à la quantité de germanium pouvant être produite annuellement. Les données reflètent les capacités installées et les origines estimées des matières premières traitées.

Explication de l'écart entre production minière et capacité de traitement

Facteur Description Impact estimé (t)
Concentration dans les sources Le germanium est présent à très faible concentration dans les minerais de zinc (5-300 ppm) et dans les charbons (1-100 ppm) Production limitée par les sources disponibles
Rendement d'extraction Les procédés d'extraction par solvant ont une efficacité de 80-90% selon la technologie employée ~15-30 t perdues dans les résidus
Considérations économiques L'extraction n'est rentable que lorsque les prix du germanium justifient l'investissement dans les équipements de récupération Production modulée selon le marché
Stocks stratégiques Conservation de matériaux par certains pays et entreprises pour assurer l'approvisionnement futur ~10-20 t stockées annuellement

Note: La production de germanium est intrinsèquement liée à celle d'autres métaux, principalement le zinc. Le germanium n'est extrait que lorsque sa concentration et sa valeur économique justifient l'investissement dans des circuits de récupération spécifiques.

Chaîne de valeur et applications

Produit intermédiaire Pureté typique Applications numériques Part numérique Autres applications Part autres usages Valeur ajoutée relative
Dioxyde de germanium brut 90-99% - 0% Matière première pour raffinage 100% 1×
Germanium métallique 99,99% (4N) Substrats pour électronique simple 60% Catalyseurs, alliages spéciaux 40% 10×
Germanium haute pureté 99,9999% (6N) Semi-conducteurs, détecteurs infrarouges 80% Optique infrarouge, fibres optiques 20% 25×
Germanium ultra-pur >99,99999% (7N+) Cellules photovoltaïques de haute performance 90% Applications spatiales, recherche 10% 50×
Monocristaux de germanium >99,999999% (8N+) Processeurs, mémoires avancées, détecteurs 95% Applications quantiques 5% 100×
Germanium-silicium (GeSi) Composition variable Dispositifs électroniques haute vitesse, télécom 5G/6G 100% - 0% 75×
Arséniure de gallium-germanium Composition variable Cellules solaires multi-jonctions, photonique 95% Spatial, défense 5% 150×

Note: La part numérique représente la proportion utilisée dans les technologies de l'information, la communication et l'électronique. La valeur ajoutée est calculée par rapport au prix du dioxyde de germanium brut initial.

Projections 2025-2035

Extraction

Année Demande Numérique (tonnes) Demande numérique (%) Demande Autres Usages (tonnes) Demande Autres usages (%) Production (tonnes) Recyclage (tonnes) Déficit/Surplus (tonnes)
2025 6.8 5% 129.2 95% 145 43.5 52.5
2030 8.6 5% 163.4 95% 155 46.5 29.5
2035 10.9 5% 207.1 95% 165 49.5 -3.5

Note : Ces projections sont basées sur une croissance annuelle estimée de la demande de 4.8% par an.

Traitement

Année Capacité de traitement (t) Demande numérique (t) Demande autres usages (t) Taux d'utilisation des capacités (%) Déficit/Surplus (t)
2025 170 130 30 94% +10
2030 200 165 35 100% 0
2035 240 200 40 100% 0

Note: Les projections sont basées sur une croissance annuelle estimée à 4-5% pour la capacité de traitement et 5-6% pour la demande numérique, portée par les technologies de télécommunication 5G/6G, l'infrarouge avancé, et les cellules solaires multi-jonctions. Le taux d'utilisation des capacités devrait augmenter progressivement, créant potentiellement des tensions sur le marché après 2030.

Matrice des risques

Exteraction

Impact/Probabilité Faible Moyen Fort
Fort R1, R2
Moyen R4, R5 R3
Faible

R1 : Concentration géographique extrême de la production en Chine (93.5% de la production mondiale) R2 : Restrictions d'exportation imposées par la Chine en décembre 2024, ciblant spécifiquement les États-Unis R3 : Dépendance à la production de zinc et au charbon (le germanium étant principalement un sous-produit) R4 : Volatilité des prix due à la faible liquidité du marché et aux tensions géopolitiques R5 : Risque de substitution dans certaines applications électroniques par le silicium ou l'arséniure de gallium

La classification est basée sur l'impact potentiel sur l'approvisionnement et la probabilité d'occurrence. Les risques dans la catégorie "Fort/Fort" représentent les menaces les plus importantes et immédiates pour la chaîne d'approvisionnement du germanium.

(cette section sera remplie automatiquement)

(cette section sera remplie automatiquement)

Traitement

Impact/Probabilité Faible Moyen Fort
Fort R1 (Géopolitique-traitement) R6 (Géopolitique-origine)
Moyen R4 (Substitution) R2 (Environnemental) R3 (Technologique)
Faible R5 (Approvisionnement)

Détail des risques :

  • R1 : Concentration de la capacité de traitement en Chine (50%) créant une vulnérabilité stratégique pour les chaînes de valeur occidentales - Impact fort (4/5), Probabilité moyenne (3/5)
  • R2 : Impact environnemental des procédés d'extraction et de purification, notamment concernant l'utilisation d'acides concentrés et de solvants organiques - Impact moyen (3/5), Probabilité moyenne (3/5)
  • R3 : Complexité technologique de la purification à des niveaux extrêmes limitant l'émergence de nouveaux acteurs - Impact moyen (3/5), Probabilité forte (4/5)
  • R4 : Développement de matériaux alternatifs comme le silicium pour certaines applications - Impact moyen (3/5), Probabilité faible (2/5)
  • R5 : Dépendance aux fluctuations du marché du zinc, principale source de germanium - Impact faible (2/5), Probabilité moyenne (3/5)
  • R6 : Dépendance critique aux approvisionnements en concentrés de zinc chinois (59% des sources) avec risque de restrictions d'exportation - Impact fort (5/5), Probabilité forte (4/5)

(cette section sera remplie automatiquement)

Risque de substituabilité

(cette section sera remplie automatiquement)

(cette section sera remplie automatiquement)

Vulnérabilité de concurrence

(cette section sera remplie automatiquement)

Sources

  1. https://www.deutsche-rohstoffagentur.de/DERA/DE/Downloads/vortrag_germanium.pdf
  2. https://www.z2data.com/insights/how-chinas-gallium-germanium-export-ban-is-disrupting-supply-chains
  3. https://www.mineralinfo.fr/sites/default/files/2023-03/brgm_plaquette_germanium_2011.pdf
  4. https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2022/mcs2022-germanium.pdf
  5. https://www.globsec.org/what-we-do/press-releases/globsec-china-export-ban
  6. https://www.canada.ca/fr/environnement-changement-climatique/services/gestion-pollution/evaluation-substances-nouvelles/chimiques-polymeres/resumes-evaluation-risques/declaration-substances-nouvelles-17093.html
  7. https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2024/mcs2024-germanium.pdf
  8. https://www.fastmarkets.com/insights/chinas-tighter-gallium-germanium-export-controls-more-of-the-same-or-a-shift-in-approach/
  9. https://agence-prd.ansm.sante.fr/php/ecodex/rcp/R0334867.htm
  10. https://lelementarium.fr/wp-content/uploads/2018/08/Germanium-2022.pdf
  11. https://www.csis.org/analysis/china-imposes-its-most-stringent-critical-minerals-export-restrictions-yet-amidst
  12. https://www.lenntech.fr/francais/data-perio/ge.htm
  13. https://www.statista.com/statistics/1445497/germanium-share-of-production-worldwide-by-country/
  14. https://www.spglobal.com/market-intelligence/en/news-insights/research/china-responds-to-us-restrictions-with-export-ban-on-select-critical-minerals
  15. https://www.mineralinfo.fr/fr/substance/germanium-ge

Méthode de calcul pour les projections :

  • La demande totale est basée sur les estimations de croissance du marché du germanium (4.8% par an, calculé à partir des données de croissance fournies dans la source).
  • La part du numérique est maintenue constante à 5% de la demande totale.
  • La production est supposée augmenter de 1.3% par an, tenant compte des limitations d'extraction et des contraintes géopolitiques.
  • Le recyclage est estimé à 30% de la demande totale, conformément aux informations des sources.
  • Le déficit/surplus est calculé comme : Production + Recyclage - Demande totale.
  1. Patent EP0046437A1 - Procédé d'extraction sélective du germanium - https://patents.google.com/patent/EP0046437A1/fr
  2. MineralInfo - Germanium Le - https://www.mineralinfo.fr/sites/default/files/2023-03/brgm_plaquette_germanium_2011.pdf
  3. L'Élémentarium - Germanium 2019 - https://lelementarium.fr/wp-content/uploads/2018/08/Germanium-2019.pdf
  4. Patent EP0046437A1 - Extraction sélective du germanium - https://patents.google.com/patent/EP0046437B1/fr
  5. Fisher Scientific - FICHES DE DONNEES DE SECURITE: Germanium ingot - https://www.fishersci.fr/store/msds?partNumber=11381248&countryCode=FR&language=fr
  6. PV Magazine - Procédé pour réduire le recours au Germanium dans les cellules GaAs - https://www.pv-magazine.fr/2019/10/09/procede-pour-reduire-le-recours-au-germanium-dans-les-cellules-gaas/
  7. Chemos - Fiche de Données de Sécurité: Germanium tetrachloride - https://www.chemos.de/import/data/msds/FR_fr/10038-98-9-A0048338-FR-fr.pdf
  8. Patent EP0046437A1 - Procédé d'extraction sélective du germanium - https://patentimages.storage.googleapis.com/da/4a/71/e8c09d51368f1d/EP0046437A1.pdf