Dans la vague mondiale de transition vers les énergies propres, le nickel — matière première essentielle pour l’acier inoxydable et les batteries de puissance — devient plus important que jamais. Cependant, les ressources en nickel sulfuré de haute qualité s’épuisent, tandis que les importantes ressources en nickel contenues dans les roches ultramafiques de faible teneur restent longtemps « endormies » en raison des coûts élevés et de la forte pollution des procédés traditionnels. Le 15 juin 2026, une équipe de recherche de l’Université de Toronto a publié une percée dans la revue Communications Engineering de Nature, décrivant un nouveau procédé d’extraction du nickel à basse température, principalement à l’état solide, qui permet d’extraire efficacement le nickel des minerais ultramafiques, offrant ainsi une voie technologique durable pour débloquer environ 45 millions de tonnes de ressources en nickel non exploitées dans le monde.

Le dilemme de la « richesse minière pauvrement exploitée » des roches ultramafiques

Les roches ultramafiques, riches en silicates de magnésium et de fer, sont depuis longtemps considérées comme des hôtes importants des gisements de nickel. Cependant, leur minéralogie complexe et leur nature « réfractaire » rendent les méthodes d’extraction traditionnelles coûteuses, inefficaces et posent des défis environnementaux majeurs.

Le dilemme des procédés traditionnels :

Voie pyrométallurgique : nécessite la fusion complète du minerai contenant des silicates de magnésium, avec une consommation énergétique très élevée et des émissions importantes de SO₂

Voie hydrométallurgique : repose sur des réactifs chimiques agressifs comme les acides forts, avec une pression importante sur le traitement des effluents et une lourde empreinte environnementale

Avec l’accélération de la demande mondiale de nickel due à l’expansion des véhicules électriques et des technologies de stockage d’énergie renouvelable, le développement de stratégies d’extraction du nickel à partir de minerais de faible teneur, respectueuses de l’environnement, est devenu un besoin urgent pour garantir la stabilité et la durabilité de la chaîne d’approvisionnement mondiale en nickel.

Trois percées du procédé à l’état solide à basse température

L’équipe de recherche du Département de science et génie des matériaux de l’Université de Toronto, composée de Wei Lv, Fanmao Wang, Brian Makuza et d’autres (auteur correspondant : Fanmao Wang), a développé avec succès ce procédé innovant, grâce au financement de Vale Base Metals et du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada. Ce procédé a été validé à l’échelle pilote (mini-plant scale) et ses innovations clés se manifestent sous trois aspects :

Réaction à l’état solide à basse température : adieu à la fusion énergivore

Alors que les procédés traditionnels nécessitent de chauffer l’ensemble du minerai jusqu’à l’état fondu, le nouveau procédé fonctionne à des températures inférieures à 950 °C, avec des réactions principalement à l’état solide. En ajustant précisément la température, l’atmosphère et la quantité de fer ajoutée dans le réacteur, des conditions thermodynamiques favorables sont créées pour permettre la migration sélective du nickel.

Paramètres du procédé :

Temps de traitement d’environ 3 heures seulement

Température de fonctionnement inférieure à 950 °C, bien en dessous des températures de fusion traditionnelles

Poudre de fer bon marché comme « capteur de nickel » : l’arme clé de la séparation sélective

L’innovation la plus ingénieuse de ce procédé réside dans l’utilisation de poudre de fer métallique bon marché comme « capteur de nickel ». Pendant le traitement thermique, le nickel migre de la phase sulfurée vers les particules de fer-nickel métalliques, formant un alliage fer-nickel contenant 16 à 24 % de nickel.

Double effet de la séparation sélective :

Le nickel entre dans la phase d’alliage : le nickel est sélectivement enrichi dans les particules d’alliage fer-nickel magnétiques

Le soufre est stabilisé et solidifié : le soufre est efficacement « piégé » sous forme de phase sulfurée solide stable, éliminant complètement les émissions de SO₂

En ajustant la taille et la morphologie des particules d’alliage, une séparation magnétique efficace des stériles peut être réalisée.

Du « minerai » au « nickel de qualité batterie » : un parcours complet

L’alliage fer-nickel extrait peut être transformé en nickel de qualité batterie par des procédés d’affinage traditionnels. Cela signifie que cette technologie n’est pas une « île » confinée au laboratoire, mais qu’elle est compatible avec les systèmes industriels existants, offrant une voie d’industrialisation complète, du minerai au produit final.

Redessiner le paysage de la chaîne d’approvisionnement mondiale en nickel

Débloquer 45 millions de tonnes de ressources « endormies »

On estime que les roches ultramafiques dans le monde contiennent environ 45 millions de tonnes de nickel non exploité. Ce chiffre représente une proportion significative des réserves mondiales de nickel déjà identifiées. Cette technologie ouvre la porte à la commercialisation de ces ressources longtemps considérées comme « économiquement non viables ».

Vert et bas carbone : une métallurgie propre sans émissions de SO₂

L’un des principaux problèmes environnementaux de la fusion traditionnelle du nickel est les émissions de SO₂. Le nouveau procédé élimine les émissions de SO₂ à la source en stabilisant le soufre dans une phase sulfurée solide. Parallèlement, le fonctionnement à basse température réduit considérablement la consommation d’énergie, en parfaite adéquation avec la tendance mondiale à la décarbonation de la production métallique.

Avantages économiques : rapide, faible coût et évolutif

Traitement rapide : un cycle de traitement d’environ 3 heures améliore considérablement l’efficacité de la production

Matières premières à faible coût : utilisation de poudre de fer bon marché comme capteur, sans dépendre de métaux précieux

Conception modulaire : validée à l’échelle pilote, adaptable à différentes échelles d’exploitation, du laboratoire à la mine à grande échelle, et peut également être utilisée pour moderniser les installations existantes

Valeur stratégique : atténuer les tensions sur l’approvisionnement mondial en nickel

Le nickel est un matériau de base pour les cathodes des batteries lithium-ion, et les tensions sur son approvisionnement affectent directement la diffusion des véhicules électriques et le processus de transition énergétique propre. En débloquant des ressources en nickel auparavant non exploitables économiquement, cette technologie pourrait atténuer le goulot d’étranglement de l’approvisionnement mondial en nickel, avec des implications stratégiques profondes pour la sécurité de la chaîne d’approvisionnement en minéraux critiques et la stabilité de la chaîne industrielle des véhicules à énergie nouvelle.

Renforcer toute la chaîne industrielle, de la mine à la batterie

Côté mine : cette technologie peut être directement déployée dans l’étape de concentration des minerais de nickel ultramafiques, transformant le minerai de faible teneur sur place en alliage fer-nickel de haute qualité, réduisant considérablement les coûts de transport et de fusion ultérieurs.

Côté métallurgie : l’alliage fer-nickel extrait peut être utilisé pour produire du sulfate de nickel de qualité batterie via les procédés d’affinage existants, s’intégrant parfaitement aux étapes hydrométallurgiques en aval, améliorant l’efficacité de la lixiviation et réduisant la consommation d’acide.

Côté recyclage : le principe de réaction à l’état solide de cette technologie offre également une nouvelle perspective pour le recyclage des ressources en nickel, avec un potentiel d’extension futur au recyclage des batteries usagées et des déchets contenant du nickel.

De la fusion à haute consommation énergétique à l’extraction à l’état solide à basse température, des émissions massives de SO₂ à une absence d’émissions de soufre, de « non exploitable » à « économiquement viable » — cette recherche de l’équipe de l’Université de Toronto offre un nouveau paradigme technologique pour le développement durable des ressources mondiales en nickel. Alors que la demande de nickel ne cesse d’augmenter dans le cadre de la transition mondiale vers les énergies propres, ce procédé innovant qui « débloque la valeur du nickel des roches ultramafiques » pourrait bien être la « clé » pour garantir la sécurité de la chaîne d’approvisionnement mondiale en nickel.