L’innovation technologique, un défi à la mesure des enjeux de l’industrie minière | Eleven

L’innovation technologique, un défi à la mesure des enjeux de l’industrie minière27 juillet 2021

Innovation

Alors que l’innovation technologique est reconnue par les compagnies minières comme stratégique pour leur développement, en matière économique, sociale et environnementale, pourquoi tant de sites restent en dehors du mouvement ?

L’industrie minière est traditionnellement cyclique. A des phases de cours élevés, caractérisées par des sous-capacités structurelles et des investissements massifs, succèdent des phases de cours bon marché, sur-capacitaires, où tout investissement est proscrit. Après avoir connu un long « boom » dans les années 2000, avec une croissance des revenus largement tirée par l’expansion du marché des biens de consommation et la demande asiatique, l’industrie minière connaît actuellement une phase de repli, qui la confronte à d’importants défis économiques et industriels. De plus, la préoccupation environnementale croissante des entreprises et des consommateurs sensibilisés aux enjeux RSE pourrait réduire durablement la demande globale en minerais, à travers des nouveaux modèles de consommation davantage tournés vers l’économie du partage (p. ex. Blablacar, Getaround dans la production automobile) et vers l’économie circulaire (p. ex. Backmarket dans les biens de consommation).

En parallèle des fluctuations de la demande et des prix des matières premières, les gisements de minerais les plus facilement accessibles s’épuisent. Cela contraint les compagnies minières à creuser plus loin, plus haut, plus profond, augmentant la pression sur les prix de revient. A titre d’exemple, le coût de production du cuivre a augmenté de plus de 300% au cours des 15 dernières années, avec une qualité de minerais en moyenne inférieure de 30% [3]. Les conditions d’exploitation sont également soumises à des contraintes sociales et environnementales renforcées, portées par des acteurs civils, institutionnels, industriels et financiers de plus en plus préoccupés par les règles de conduite d’une industrie historiquement controversée et considérée comme une des plus polluantes de la planète.

Dans cette période charnière, contrainte à appréhender une plus grande complexité avec des moyens plus contraints, l’industrie minière est mise au défi de se renouveler pour trouver de nouveaux gisements de productivité. Pourtant, alors que l’innovation technologique et digitale apporte des éléments de réponse tangibles, son adoption généralisée reste encore aujourd’hui un défi.

Des innovations au service de l’ensemble des opérations minières

De l’exploration des futurs gisements à la transformation des minerais et en passant par leur extraction, l’ensemble des opérations minières peut aujourd’hui profiter de multiples innovations technologiques.

La phase d’exploration, particulièrement longue et risquée, est aujourd’hui raccourcie grâce aux nouvelles technologies de captation et d’analyse de données géologiques. Les progrès réalisés autour des drones et de leurs capteurs embarqués (caméras hyper-spectrales, capteurs thermiques, Lidar, etc.) ont permis d’augmenter considérablement le volume et la qualité des données disponibles. De nombreuses entreprises (Prioria, Precision-Hawk, Pix4d, Microdrones, etc.) identifient de nouveaux gisements potentiels en cartographiant des zones reculées, jusque-là peu accessibles. Les méthodes de cartographie par drone atteindraient aujourd’hui des niveau de productivité cinq fois supérieurs aux méthodes de cartographie traditionnelles [5]. En parallèle de la captation, les nouvelles technologies d’analyse (comme la photogrammétrie) et de modélisation (comme l’intelligence artificielle) de ces données permettent aujourd’hui aux entreprises minières d’en exploiter toute la valeur. A titre d’exemple, les algorithmes de machine learning de l’entreprise GoldSpot Discoveries utilisent l’historique des données d’exploration des compagnies minières afin de mieux repérer les zones les plus prometteuses pour les futurs forages.

Les innovations sont également nombreuses pour les phases de développement et d’exploitation des mines. L’utilisation de logiciels de modélisation 3D permet de simuler les futures mines sous forme de jumeaux numériques à partir des données géologiques disponibles, raccourcissant le temps de développement et d’obtention des permis d’exploitation. Une fois la mine développée, les données temps réel de chaque entité présente sur le site (individus, véhicules, infrastructures) permettent d’optimiser les opérations en surface comme sous terre : meilleure gestion du trafic, accélération de l’évacuation, ventilation sur demande… Mobilaris Technologies, acteur suédois, a par exemple développé un logiciel de gestion des mines en temps réel, agnostique en termes de technologie et de réseau (LTE, WiFi, UWB, RFID, etc.). La connectivité croissante des mines permet ainsi de se diriger vers des opérations à la fois mieux pilotées voire automatisées en s’appuyant sur des équipements et des véhicules de plus en plus autonomes (Sandvik, Komatsu, Atlas Copco, etc.), réduisant l’exposition des mineurs aux zones les plus dangereuses.

Enfin, en aval, la maintenance prédictive des équipements de transport (bandes de convoyage, dumpers, etc.) permet de diminuer les temps d’arrêt et d’améliorer la planification des opérations logistiques tandis que les nouvelles technologies de traitement se dirigent vers des solutions moins polluantes et plus performantes, aptes à traiter des résidus de roches et déchets miniers jusqu’ici considérés comme stériles (Phoenix Tailings, Lixivia).

Au-delà de l’optimisation des opérations minières existantes, d’autres innovations technologiques ont le potentiel de modifier la chaîne des opérations minières elle-même. C’est par exemple le cas de l’impression 3D de métaux qui, bien qu’à ses balbutiements, pourrait à terme permettre aux compagnies minières de produire les pièces de rechange de leurs équipements directement sur site. A titre d’exemple, Forstecue Metals Group (FMG), compagnie minière australienne, expérimente actuellement la technologie d’impression 3D d’Aurora Labs, dans le but de limiter les immobilisations financières liées à de volumineux stocks de pièces de rechange mais aussi de réduire l’impact environnemental de ces pièces en écourtant la chaîne d’approvisionnement et en s’appuyant sur un processus de production moins consommateur d’énergie.

Une adoption généralisée des technologies qui se fait encore attendre

Constatant leur potentiel d’un point de vue aussi bien économique que social et environnemental, les majors ne sont pas étrangères à ces innovations technologiques. Plusieurs compagnies minières ont d’ailleurs déjà entamé leur transition à l’échelle d’une mine ou plusieurs mines: la mine de Kumba Kolomela en Afrique du Sud (Anglo American) opère désormais ses foreuses à distance, la mine d’Eleonore au Canada (Goldcorp, Newmont) suit ses employés en temps réel via un jumeau numérique, Orano développe actuellement des inspections de site par drone… Toutefois, malgré une reconnaissance du potentiel de ces technologies largement partagée et la présence de plusieurs acteurs moteurs, le secteur minier tarde à accélérer une transition massive et globale. Le faible taux d’adoption des nouvelles technologies s’explique par des difficultés propres au secteur, en amont comme en aval du cycle de vie d’une mine.

En amont, les juniors, petites entreprises minières (moins de €500m de capitalisation boursière) en charge de la phase d’exploration, ne génèrent souvent pas suffisamment de revenus pour investir. Ces entreprises, assumant la phase la plus risquée du cycle minier en raison de la longueur des explorations (pouvant prendre 10 à 20 ans) et de l’incertitude du résultat (en 2010-2011, seules 2 juniors sur 500 sont entrées en production dans le secteur de l’Uranium), sont très majoritairement financées par du capital risque et misent sur la revente du gisement découvert à une major pour couvrir leurs investissements et entrer en production. Bien que prompts à innover, le manque de capital freine pour les quelques 3 000 juniors recensées dans le monde leur transformation technologique.

En aval, les majors, grandes entreprises minières souvent issues des importants mouvements de concentration du secteur (plus de 500 millions dollars de revenus annuels, capitalisation boursière de plus d’1 milliard dollars) possèdent des moyens financiers plus importants. Ces dernières possèdent une taille suffisante pour assurer le développement et l’exploitation de portefeuilles diversifiés en matières premières à l’échelle mondiale. Toutefois, malgré leur taille, ces dernières tardent elles aussi à innover en raison d’une forte exposition à d’autres risques. L’exposition aux accidents humains ou environnementaux, la complexification croissante des conditions d’extraction, les difficultés à obtenir les licences d’exploitation mais surtout la volatilité des cours des matières premières, sont autant de facteurs qui expliquent l’inertie des majors à investir sur le long-terme dans l’innovation, en dépit d’une plus forte dotation en capital. La volatilité des cours des matières premières rend en effet structurelle la nécessité d’opérer des réductions budgétaires en creux de cycle, expliquant sans doute que le virage numérique du secteur ne se fasse pas à la vitesse observée dans d’autres industries.

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L’exposition aux accidents humains ou environnementaux, la complexification croissante des conditions d’extraction, les difficultés à obtenir les licences d’exploitation mais surtout la volatilité des cours des matières premières, sont autant de facteurs qui expliquent la réticence des majors à investir sur le long-terme dans l’innovation

A ces difficultés propres aux juniors et aux majors s’ajoute un défi résidant dans le caractère non standardisé des mines. La forte disparité topologique des sites, la grande diversité des équipements et technologies utilisés ainsi que l’importante hétérogénéité des opérations minières limitent le potentiel de réplication des innovations, ralentissant le rythme d’adoption des nouvelles technologies.

Innover dans l’incertitude

Face à l’incertitude structurelle qui pèse sur le secteur, plusieurs leviers peuvent aujourd’hui être mobilisés pour permettre à l’industrie d’accélérer son rythme d’innovation.

Tout d’abord, la création de partenariats interindustriels pourrait permettre un accès plus rapide aux nouvelles solutions. Les innovations ayant fait leur chemin jusqu’aux mines sont d’ailleurs souvent venues d’autres industries. Le déploiement des drones dans le secteur militaire les a porté à des niveaux de sophistication et de coût leur permettant de répondre aux besoins spécifiques de l’industrie minière. C’est encore le cas des robots industriels ou de la technologie LIDAR (Light Detection and Ranging), aujourd’hui présents dans les mines mais initialement développés par et pour l’industrie automobile.

Des démarches d’Open Innovation, telles que le programme d’innovation européen ERMA (European Raw Materials Alliance), permettent également de partager les coûts mais surtout les bénéfices de l’innovation en associant start-ups, industriels, acteurs institutionnels et acteurs financiers, dans une démarche collaborative justifiée par la dimension sociale et environnementale que la gestion des mines et de leurs ressources revêt aujourd’hui.

Enfin, des innovations low-tech, durables et technologiquement sobres, pourraient constituer une troisième voie à inventer, tout en adressant les enjeux écologiques et sociaux de l’industrie…

 

Sources :

  • [1] State of Play, “Mining industry survey”, 2017
  • [2] Monitor Deloitte, “Innovation in mining Australia”, 2016
  • [3] World Economic Forum, White paper “Digital Transformation Initiative Mining and Metals Industry”, 2017
  • [4] McKinsey and Company, “Has global mining productivity reversed course?”, 2020
  • [5] J. Shahmoradi, E. Talebi, P. Roghanchi, M. Hassanalian, “A Comprehensive Review of Applications of Drone Technology in the Mining Industry”, 2020
  • [6] International Institute for Sustainable Development, “Innovation in Mining: Report to the 2018 International Mines Ministers Summit” 2018

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