Le rhodium : le métal qui s’est envolé
Le rhodium est un métal qui fait partie des platinoïdes, mais il est méconnu du grand public car c’est un élément très rare. En début d’année 2020 il a été poussé sur le devant de la scène médiatique en devenant le métal le plus cher. Dans cet article vous allez découvrir plus en détail ce métal ainsi que ses utilisations industrielles.
I Présentation
1) Découverte
La découverte du rhodium a eu lieu en même temps que celle du palladium, en 1803. Le chimiste britannique William Hyde Wollaston étudiait du platine brut provenant d’Amérique du Sud. Lorsqu’il a dissous le platine dans l’acide il s’est retrouvé avec du palladium et des cristaux roses. Ces cristaux étaient du chlorure de rhodium, il a ensuite pu les réduire sous forme de rhodium métallique. Wollaston a nommé ce nouveau métal rhodium, un dérivé du mot grec « rhodon » qui signifie rose en allusion à la couleur des sels qui lui permirent de le découvrir.
Après sa découverte, il aura fallu attendre environ 100 ans pour qu’il trouve ses premières utilisations. A partir du XXème siècle il est utilisé dans les appareils de laboratoire qui permettent de mesurer des températures élevées. Mais c’est uniquement à partir des années 1970 que le rhodium trouve sa véritable application industrielle avec l’introduction des catalyseurs automobiles afin de réduire les polluants émis par les véhicules essence.
2) Caractéristiques
Le rhodium fait partie des métaux du groupe platine, il partage de nombreuses caractéristiques avec eux. Ce métal possède un point de fusion plus élevé que celui du platine mais est moins dense que ce dernier.
C’est un métal qui est inaltérable, il ne s’oxyde pas à l’air libre, il ne subit aucun ternissement dans le temps, il a une haute réflectivité, il n’est pas attaqué par les acides sauf par l’eau régale, un mélange d’acide chlorhydrique et d’acide nitrique, dans laquelle il ne se dissout que très lentement.
Il est dur et a une faible résistance électrique, c’est la raison qui explique son utilisation comme agent d’alliage pour durcir le platine et le palladium et être utilisé comme métal de contact électrique.
Le rhodium est un métal très rare, en moyenne sa concentration dans la croûte terrestre est de 0,001 gramme par tonne. Il est plus rare que l’or et le platine. Le rhodium est un sous-produit de l’extraction du platine et du nickel. Il est rarement à l’état pur naturellement, il est souvent allié avec le palladium, l’argent ou le platine.
C’est un métal qui est très volatile, en raison de sa rareté, l’offre ne peut pas suivre la demande. En mars 2020 le rhodium est devenu le métal le plus cher, avec les nouvelles normes antipollutions la demande en rhodium a fortement augmenté entraînant une hausse du prix. En mars le prix au kilo a atteint les 356 000 euros, alors qu’à la même période en 2019 il était à 72 000 euros le kilo. Un autre facteur de sa volatilité est que sa production est très concentrée, l’Afrique du Sud en produit entre 80% et 85% chaque année. Il suffit que la production subisse un problème et toute l’offre s’effondre.
II Utilisations industrielles
En 2018 la consommation mondiale de rhodium était de 32,4 tonnes, elle se répartissait principalement entre quatre secteurs :
Catalyseurs automobiles : 82,1%
Verrerie : 10,2%
Chimie : 6,2%
Électrique et électronique : 0,3%
Autres : 1,2%
1) Les catalyseurs automobiles
Le secteur le plus consommateur de rhodium, et loin devant les autres avec plus de 80%, est la catalyse automobile. Utilisé avec le palladium et le platine dans les pots catalytiques, ils permettent d’éliminer des polluants produits par la combustion des carburants. Le rhodium est le métal le plus efficace pour dissoudre les oxydes d’azote, un composé extrêmement toxique.
Le rhodium présent dans le pot catalytique permet de transformer l’oxyde d’azote en une molécule d’azote et une molécule d’oxygène. Avec les normes antipollutions qui deviennent plus strictes pour diminuer les émissions automobiles, le rhodium est le seul élément qui peut catalyser cette réaction.
2) Verrerie
La verrerie est le second secteur consommateur de rhodium avec 10,2% en 2018. Son utilisation est sous forme d’alliage avec le platine et le palladium. Ces alliages sont plus durs et résistants à la corrosion. L’alliage sert à fabriquer des douilles pour la production de fibres de verre, fibres optiques et la production d’écrans plats.
3) Industries chimiques
Le rhodium a des capacités de catalyseur qui ne sont pas limitées qu’au secteur automobile, l’industrie chimique en utilise également pour produire des molécules.
Le procédé Monsanto le fait entrer entre dans la production d’acide acétique, le rhodium est un composant de départ pour la synthèse de nombreuses molécules de base comme : l’acétate d’éthyle, l’acétate de vinyle et l’acide téréphtalique. Ces molécules produites sont consommées par les industries des polymères, des peintures et des solvants.
Le rhodium est utilisé dans la synthèse de certains aldéhydes lors d’une réaction d’hydroformylation du propylène, comme le butanal et l’éthanal qui sont utilisés dans l’industrie des plastifiants.
Il entre également en jeu pour des synthèses organiques complexes et des dispositifs de dépollution d’effluents nocifs.
4) Industrie électrique et électronique
L’utilisation du rhodium en électronique est plutôt faible, il est utilisé en petites quantités dans des alliages de platine ou de palladium. Le rhodium entre donc dans les mêmes applications que ces deux métaux. Il est utilisé dans la fabrication des électrodes des bougies d’allumage des réacteurs d’avion. Le rhodium peut être appliqué en fine couche sur les contacts électriques pour améliorer la conductivité.
Le platine rhodié est utilisé pour fabriquer des thermocouples qui servent à mesurer les hautes températures dans les fours industriels, pour produire des filaments chauffants qui résistent à la corrosion, et pour faire des résistances des fours électriques à moufle.
5) Autres usages
Les caractéristiques du rhodium sont très intéressantes pour la joaillerie, il permet aux bijoux de ne pas perdre leur éclat. Avec le temps certains métaux noircissent sous l’effet de l’air, le rhodium est inaltérable il est donc utilisé en plaquage sur les bijoux en platine, palladium, argent et or blanc afin de leur rendre leur éclat et les rendre plus résistants. Les montures des joyaux de sa Gracieuse Majesté sont recouvertes d’un film de rhodium pour garder leur éclat.
Le rhodium possède une bonne réflectance, il peut être utilisé sous forme de dépôts électrolytiques dans des instruments de laboratoire.
6) Recyclage
Le rhodium est un métal rare et très précieux avec des prix qui peuvent fluctuer rapidement. Son recyclage est essentiel pour être complémentaire de la production qui ne peut pas suivre la demande.
En 2018, 10,4 tonnes de rhodium ont été recyclées dans le monde, cette quantité représente 32% de la consommation de 2018. Les catalyseurs automobiles sont la principale source de recyclage étant le plus grand consommateur de rhodium, mais les autres secteurs recyclent aussi le rhodium qu’ils utilisent.
Pour recycler vos rebuts de production et déchets industriels contenant du rhodium vous pouvez contacter l’entreprise Valorema. Elle est spécialisée dans le recyclage des métaux précieux, dont tous les métaux du groupe platine.