Le platine est l’élément chimique de numéro atomique 78 et un métal du groupe du platine. De symbole Pt. Sa résistance à l’oxydation et capacités électrolytiques en font un métal important pour l’innovation écologique. Plus largement, c’est une des 8 matières premières stratégiques considérées comme indispensables en temps de guerre.
Courte histoire du platine
Le platine a été utilisé depuis très longtemps: on en aurait trouvé des traces dans l’or utilisé dans les enterrements égyptiens dès – 1200 av. J-C. Il a surtout été utilisé en Amérique précolombienne et apparait pour la première fois en 1557 dans la littérature européenne, par Jules César Scaliger. Il a été dans un premier temps vu comme une impureté de l’argent, les Conquistadors l’ont baptisé « platina » pour « petit argent ».
Il commence à être étudié au XVIIIe siècle par Antonio de Ulloa, Charles Wood et William Brownrigg. Il est décrit en minéralogie par ce dernier et de Ulloa en 1748. Il fallu attendre l’invention d’un chalumeau à la fin du siècle pour l’étudier chimiquement, ce que fit Wollaston en 1803. Il a longtemps été surtout utilisé en bijouterie pour sa brillance et sa dureté, similaire à l’or blanc.
Propriété et extraction de platine
Le platine est extrait comme produit secondaire de l’extraction de minerais de nickel ou de cuivre. Par exemple, lors du l’électroraffinage du minerai de cuivre, des métaux nobles se déposent autour de l’anode. Il faut ensuite les séparer.
Il appartient au groupe des platines (dit « MGP« ), qui compte également le Palladium (Pd), le Rhodium (Rh), le Ruthénium (Ru), l’Iridium (Ir) et l’Osmium (Os).
La particularité du platine est d’être extraordinairement résistant à la corrosion et d’avoir d’extraordinaires propriétés catalytiques. Le platine peut supporter une haute température, son point de fusion étant de 1 768°C.
L’un des processus pour le raffiner est d’utiliser de l’aqua regia (« eau régale » ou « eau royale », un mélange d’acide chlorhydrique et d’acide nitrique), qui va dissoudre le palladium, l’or et le platine, mais pas l’osmium, l’iridium, le ruthenium et le rhodium (d’autres MGP). Le platine est ensuite précipité à l’aide de chlorure d’aluminium.
La production du platine
La production mondiale est faible: moins de 200 tonnes en moyenne chaque année dans le monde depuis les années 90. Elle est aussi très stable.
Sa production est essentiellement concentrée en Afrique du Sud. C’est également le cas de ses réserves, qui représenteraient 80% des réserves mondiales. (1) Voici la production en 2021 et 2022:
| Pays | 2021 | 2022 | Reserves de PGM (Platinum Group Metals) |
|---|---|---|---|
| United States | 4,020 | 3,300 | 900,000 |
| Canada | 6,000 | 6,000 | 310,000 |
| Russie | 21,000 | 20,000 | 5,500,000 |
| Afrique du Sud | 142,000 | 140,000 | 63,000,000 |
| Zimbabwe | 14,700 | 15,000 | 1,200,000 |
| Autres pays | 4,270 | 4,200 | NA |
| Total (arrondi) | 192,000 | 190,000 | 70,000,000 |
C’est l’un des métaux les plus précieux au monde. Les lingots d’1kg valent actuellement 28 000€ (contre 60 000€ pour les lingots d’or).
Les utilisations actuelles du platine
Le platine fut dans un premier temps surtout utilisé pour en joaillerie pour sa brillance. Néanmoins, le développement de l’électrochimie et de l’électronique lui ont donné de nombreuses applications.
Des 218 tonnes vendues en 2014:
- 98 tonnes ont été utilisées pour les pots catalytiques (45%)
- 74,7 tonnes ont été utilisées pour la joaillerie (34%)
- 20 tonnes ont été utilisées pour la production et le raffinage de pétrole (9,2%)
- 5,85 tonnes pour l’électronique (2,7%)
- Le reste (28,9 tonnes) a été utilisé en médecine, pour faire des électrodes, des senseurs à oxygène, etc.
Le platine en électrochimie
La platine est très utile comme catalyseur. C’est son principal usage … dans l’industrie automobile ! Les piles à combustible, un autre usage important du platine, ne sont en effet pas encore très répandues. Au contraire, toutes les voitures, sans plomb comme diesel, sont équipées de pots catalytiques. Ces derniers limitent la pollution en permettant la combustion du reliquat d’hydrocarbures, comme les oxydes d’azote, de la fumée d’échappement des véhicules.
Le platine est également utilisé pour couvrir les électrodes des piles à combustibles et électrolyseurs à relativement basse température (<200°C), surtout pour les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC), utilisées dans les véhicules à hydrogène.
L’intérêt sanitaire du platine
Le platine a plusieurs qualités qui le rendent intéressant en médecine. C’est tout d’abord le cas de sa résistance à la corrosion et sa non-réactivité, qui vont être intéressants pour les outils chirurgicaux, les équipements médicaux ou encore pour les implants dentaires.
Sa stabilité et sa conductivité vont être également utiles, cette fois pour des capteurs médicaux ou bien pour des implants.
Le platine est même utilisé dans le traitement du cancer avec des composés comme le cisplatine et le carboplatine.
Le platine et l’innovation écologique
Des chercheurs ont calculé qu’avec une durée de vie de 10 ans et un taux de recyclage du platine de 50%, les réserves actuelles totales de platine ne permettraient l’entretien d’une flotte de 500 millions de véhicules à pile à combustible que pendant 15 ans. Cela suppose de n’utiliser le platine pour rien d’autre ! (2)
Bon, cette estimation a un intérêt relatif: personne de sérieux ne prétend qu’on aura des voitures à hydrogène à grande échelle. Néanmoins, la question pourrait se poser si on développe les installations de power-to-gas-to-power ou bien encore des bateaux à hydrogène, qui nécessiteront les piles à combustibles considérables. Surtout, la production de platine ne semble pas très élastique, vu qu’il n’y a pas de gisement de platine à proprement parler. La projection semble donc d’un intérêt relatif. Mais une chose est claire: les piles à combustible, notamment PEMFC, pourraient mettre sérieusement l’approvisionnement en tension.
Les pistes pour limiter ce besoin pour les piles à combustible sont:
- Le développement d’un usage minimal, en concevant des électrodes « à monocouche« (monolayer), avec une couche d’un seul atome.
- Apprendre à protéger le platine des électrodes, augmentant sa durée de vie, par exemple avec une « sub-monolayer » d’or, pour la protéger de l’empoisonnement au monoxyde de carbone (CO).
- L’utilisation d’autres métaux. Souvent, les alternatives sont d’autres métaux nobles, rares et chers, comme le ruthenium. Néanmoins, on pourrait imaginer trouver des solutions avec des métaux communs. C’est la piste suivie notamment par un complexe basé sur de la polyaniline (PANI) ou une membrane Goretex.
Le développement de l’électronique
Le platine est également un composant clé dans les applications de haute technologie, notamment dans les industries de l’électronique où sa conductivité et sa résistance à l’usure sont très appréciées. Ces secteurs sont voués à se développer pour offrir les solutions pour décarboner l’économie. Le stress qu’elles mettront sur cette ressource pourrait donc augmenter.
- (1) Cordelia Sealy (2008), The problem with platinum, Volume 11, Issue 12, December 2008, Pages 65-68, https://doi.org/10.1016/S1369-7021(08)70254-2
- (2) R.B. Gordon, M. Bertram et T.E. Graedel, Metal stocks and sustainability, Proceedings of the National Academy of Sciences, January23, 2006 103 (5) 1209-1214, https://doi.org/10.1073/pnas.050949810