Les « terres rares » ou « métaux rares » ont été découverts entre la fin du XVIII^e siècle et le début du XIX^e siècle. Ils ont été désignés comme rares, car leur minerai paraissait peu abondant, dispersé et que la séparation des différents métaux du minerai extrait était difficile.
Ces métaux rares sont aujourd'hui classés dans la famille chimique des lanthanides. Ils sont aussi abondants sur Terre que le cuivre ou le nickel. Les métaux rares sont utilisés dans les aimants pour leurs propriétés magnétiques ou dans les DEL pour leurs propriétés optiques. Les conditions d'extraction sont cependant problématiques. Les minerais extraits sont constitués de mélanges de lanthanides possédant des propriétés physico-chimiques très proches. Il est donc très difficile de les séparer les uns des autres. Les moyens mis en œuvre sont des procédés complexes et polluants : rejets d'acides, de bases, de solvants, de métaux lourds ou de déchets radioactifs. Leur extraction se fait principalement en Chine à l'heure actuelle.

1. Pourquoi ces métaux ont-ils été qualifiés de « rares » ? Sont-ils réellement « rares » ?

2. Justifier la difficulté de séparer ces métaux du minerai extrait. Préciser où se fait majoritairement l'extraction.

3. Citer au moins deux applications des métaux rares.

4. Identifier le principal problème lié à leur exploitation.

5. Quel comportement adopter pour réduire la quantité de métaux rares extraits ?

✔ Décrire des chaînes de transformation énergétique

Version expert

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Les usines marémotrices produisent de l'électricité grâce au courant généré par les marées. En France, l'usine de la Rance, en Bretagne, a été mise en service en 1966. Cette usine possède vingt-quatre turbines pouvant chacune entraîner un alternateur de 10 MW. La production d'électricité se fait lorsque la marée monte et lorsqu'elle descend, tant qu'il y a un déplacement d'eau au niveau des turbines. Mais la construction de cette usine n'a pas été neutre sur le plan environnemental : les écosystèmes ont été fortement touchés. C'est le cas par exemple de l'envasement de la vallée de la Rance, le barrage ne permettant une bonne évacuation des alluvions vers la mer.

Version initiale

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La start-up suisse Energy Vault a créé un système innovant pour le stockage des énergies renouvelables. Lorsque la production d'électricité est supérieure à la demande, une grue empile des blocs de béton de 35 tonnes. Ainsi, l'énergie électrique est convertie en énergie cinétique puis en énergie potentielle de pesanteur. À l'inverse, lorsque la production d'électricité est inférieure à la demande, les blocs sont descendus à une vitesse de 2,9 m⋅s^-1, entraînant alors un alternateur.

• E_\text{pp}= m⋅g⋅h
• E_\text{C}=\dfrac{1}{2} m⋅v²
• 1 mA⋅V⋅h = 3{,}6 J
• g= 9{,}8 J⋅kg^-1⋅m^-1

E_\text{C} et E_\text{pp} s'expriment en joule (J), m s'exprime en kilogramme (kg), h s'exprime en mètre (m) et v s'exprime en mètre par seconde (m⋅s^-1).

3. Représenter la chaîne énergétique correspondant au stockage d'énergie.

4. Représenter la chaîne énergétique correspondant au déstockage d'énergie.