Le fond de l’océan Pacifique recèle environ 3 milliards de tonnes de cobalt, soit 3000 fois les réserves terrestres. En juin 2024, le prototype d’engin minier lourd en eaux profondes « Kaituo II », développé indépendamment par l’Université Jiao Tong de Shanghai, a touché le fond à 4102,8 mètres dans le Pacifique Ouest et a réussi à ramener des encroûtements et nodules polymétalliques, établissant ainsi 6 records dans le domaine de l’exploitation minière en eaux profondes en Chine.
La « bataille bleue » de l’exploitation minière en eaux profondes
Les fonds océaniques regorgent de ressources minérales telles que les nodules polymétalliques, les encroûtements cobaltifères et les sulfures polymétalliques, riches en matériaux clés comme le cuivre, le cobalt, le nickel et le manganèse, à très haute valeur ajoutée. Selon les prévisions de l’Agence internationale de l’énergie, d’ici 2030, la demande mondiale de cobalt pourrait être 10 à 25 fois supérieure à celle d’aujourd’hui. L’Union européenne, le Japon, le Canada et d’autres pays se livrent déjà une concurrence féroce dans le développement de technologies et d’équipements clés pour l’exploitation minière sous-marine.
La Chine possède des droits exclusifs d’exploration et de priorité d’exploitation sur cinq zones minières internationales des fonds marins, d’une superficie équivalente à trois fois la mer de Bohai. Cependant, ces droits d’exploration ont une « date de péremption », et il est crucial de maîtriser rapidement les technologies de développement et de se doter de capacités d’exploitation. L’innovation et le développement d’équipements d’exploitation des ressources minérales en eaux profondes revêtent une importance majeure pour guider le développement des technologies marines de pointe, former une future industrie d’exploration et d’exploitation en eaux profondes, et développer de nouvelles forces productives de qualité.
Six « premières mondiales » forgent un « mineur d’acier » des profondeurs
Le « Kaituo II » mesure 6 mètres de long, 3 mètres de large, 2,5 mètres de haut et pèse 14 tonnes, avec une profondeur de conception de 6000 mètres. Lors des essais en mer du 22 au 26 juin, le « Kaituo II » a effectué avec succès cinq plongées consécutives dans la zone de nodules et d’encroûtements polymétalliques, atteignant une profondeur maximale de 4102,8 mètres. Au final, l’équipe a réussi à ramener plus de 200 kilogrammes d’échantillons de divers minéraux des grands fonds, notamment des encroûtements polymétalliques, des nodules polymétalliques et du substrat rocheux.
Le scientifique en chef des essais en mer, le professeur Yang Jianmin de l’École d’architecture navale, de génie océanique et civil de l’Université Jiao Tong de Shanghai, explique que l’exploitation minière en eaux profondes se heurte depuis longtemps à trois défis techniques majeurs au niveau international : premièrement, la topographie extrêmement complexe des fonds marins rend difficile la progression sécurisée des équipements ; deuxièmement, les formes de gisement et les propriétés physiques des minéraux en eaux profondes sont complexes et variées, rendant leur extraction et leur collecte difficiles ; troisièmement, le déploiement et la récupération sécurisés des équipements lourds en eaux profondes dans des conditions de vagues et de vents en mer sont problématiques. Le « Kaituo II » a résolu ces problèmes mondiaux un par un grâce à six technologies « de première mondiale ».
Première mondiale : technologie de mobilité élevée sur les fonds marins complexes. Les quatre chenilles indépendantes du « Kaituo II » peuvent ajuster automatiquement en temps réel leur direction et leur posture en fonction du terrain réel des fonds marins. Qu’il s’agisse de monts sous-marins escarpés avec des pentes de plus de 30 degrés ou de « vasières » sous-marines formées par des sédiments mous et très adhésifs, il peut avancer, grimper et pivoter sur place sans difficulté. L’engin minier peut percevoir de manière autonome son environnement minier sans intervention humaine, avec une précision de positionnement centimétrique.
Deuxième mondiale : technologie de forage et d’extraction composite pour multiples types de minerais en eaux profondes. Les encroûtements polymétalliques sont fermement attachés au substrat rocheux des pentes, tandis que les nodules polymétalliques sont à moitié enfouis dans les sédiments mous des fonds marins. Le « Kaituo II » peut à la fois séparer rapidement les encroûtements du substrat rocheux et les aspirer efficacement dans le bac de collecte, et déterrer les nodules semi-enfouis. Un seul équipement s’adapte à la collecte de deux types de minerais différents, améliorant considérablement l’efficacité opérationnelle et le niveau d’utilisation des équipements de l’exploitation minière en eaux profondes.
Troisième mondiale : technologie de contrôle intelligent et précis pour les opérations lourdes en eaux profondes. L’engin minier dispose de capacités de planification, de suivi et d’évitement d’obstacles intelligents pour les trajectoires opérationnelles, permettant un positionnement centimétrique précis même dans l’obscurité totale des grands fonds. L’exploitation minière complexe en eaux profondes ressemble davantage à un « ballet sous-marin » automatisé et programmé.
Quatrième mondiale : technologie de déploiement et de récupération lourds en eaux profondes avec câble non métallique. Le « Kaituo II » utilise pour la première fois un câble ombilical composite optoélectrique en matériau aramide non métallique, brisant les limites du déploiement par câble en acier conventionnel. En eaux profondes, le poids propre du câble en acier dépasse largement celui de l’équipement lui-même, rendant le déploiement impossible à des profondeurs de 5000 à 6000 mètres. Le câble non métallique réduit considérablement le poids propre de l’équipement, permettant un déploiement et une récupération sécurisés de l’équipement lourd à 4100 mètres de profondeur.
Cinquième mondiale : technologie de surveillance et d’évaluation des perturbations environnementales en eaux profondes. L’engin minier est équipé d’un système de surveillance environnementale qui a effectué une surveillance et une évaluation complètes des impacts environnementaux tels que la génération et la diffusion de panaches sous-marins et le bruit des opérations sous-marines. Tout en poursuivant l’exploitation des ressources, une attention simultanée est portée à la protection de l’écologie des grands fonds.
Sixième mondiale : première réalisation d’un engin minier lourd en eaux profondes franchissant le cap des 4000 mètres de profondeur d’opération. Il s’agit du premier essai d’exploitation minière de ressources minérales en eaux profondes mené par un engin minier lourd chinois à plus de 4000 mètres de profondeur.
De 4000 à 6000 mètres : la voie vers la commercialisation
Garantie des ressources stratégiques. Les échantillons d’encroûtements et de nodules obtenus lors de ces essais en mer présentent des teneurs en fer et en manganèse comprises entre 10 % et 20 %, et sont riches en métaux clés tels que le titane, le nickel, le cérium et le cuivre. L’exploitation des ressources minérales en eaux profondes pourrait connaître des avancées décisives dans les 10 à 15 prochaines années, menant à une exploitation et une utilisation commerciales.
Un pas crucial vers l’exploitation commerciale. Yang Jianmin indique que le franchissement du cap des 4000 mètres de profondeur lors de ces essais signifie que la profondeur nécessaire à l’exploitation minière sous-marine peut être atteinte – les ressources minérales en eaux profondes se trouvent généralement entre 2000 et 6000 mètres de profondeur, les encroûtements polymétalliques et les sulfures étant principalement situés à moins de 4000 mètres. Le « Kaituo II » possède déjà une capacité préliminaire d’exploitation à l’échelle industrielle et commerciale.
Poursuivre la conquête des océans plus profonds. Des experts tels que Lin Zhongqin et Li Jiabiao, académiciens de l’Académie chinoise d’ingénierie, et Li Maolin, directeur du Laboratoire national clé des technologies d’exploitation et d’utilisation des ressources minérales en eaux profondes, estiment que le succès des essais en mer du « Kaituo II » marque une étape importante, dotant la Chine d’un soutien technique et d’une garantie d’équipement plus solides dans les domaines de la recherche scientifique en eaux profondes, de l’exploitation des ressources et de la protection environnementale. Yang Jianmin révèle que l’équipe continuera à mener des recherches technologiques approfondies, développant sans cesse de nouvelles générations d’équipements lourds d’exploitation en eaux profondes de la série « Kaituo », visant des profondeurs plus grandes, des capacités opérationnelles plus fortes et un niveau d’intelligence plus élevé.
Partant de presque zéro en 2013, avec le « Kaituo I » atteignant 1305 mètres de profondeur lors d’essais en mer en 2021, puis le « Kaituo II » franchissant les 4102,8 mètres en 2024 – l’équipe de l’Université Jiao Tong de Shanghai, grâce à plus de dix ans de recherche indépendante, a propulsé la Chine dans le premier rang mondial des technologies des grands fonds.