PLATINE ET PLATINOÏDES

Applications

La plupart des industries qui utilisent les métaux précieux, notamment les platinoïdes, les récupèrent après utilisation : ces métaux, après affinage, sont recyclés. Ce ne sont donc pas des matériaux consommables et seule leur acquisition constitue un investissement. C'est uniquement au niveau des nouveaux développements ou des accroissements de production qu'il est nécessaire de s'approvisionner en nouveaux métaux.

C'est l'industrie automobile qui consomme aujourd'hui le plus de platine (fig. 4). Elle n'en utilisait pas en 1970, alors qu'en 1980 elle en consommait près de 15 tonnes par an, et près de 60 tonnes à la fin du xx^e siècle et près de 110 tonnes en 2008. Cette consommation est, pour l'essentiel, apparue avec la mise en vigueur progressive des catalyseurs de postcombustion automobile en fonction de nouvelles normes antipollution adoptées par les États-Unis à partir de 1979 et par l'Europe en mars 1985. Le platine est utilisé pour diminuer la pollution créée par les gaz d'échappement des moteurs à essence (oxyde de carbone, hydrocarbures et oxydes d'azote).

La consommation européenne de platine et palladium croît d'autant plus avec les nouvelles normes européennes de limitation des émissions d'oxydes de carbone, d'azote, d'hydrocarbures imbrûlés et de particules solides qui imposent la présence de catalyseurs de postcombustion au sein de l'échappement des véhicules diesel. Pour l'industrie automobile, près des deux tiers de la consommation de platine proviennent ainsi de la fabrication des pots catalytiques qui a augmenté de 135 p. 100 en dix ans pour culminer à environ 132 tonnes en 2007.

Signalons aussi que la plupart des véhicules utilisent des bougies d’allumage munies d’électrodes en platine.

Les piles à combustibles sont un dispositif qui génère du courant électrique. Elles sont développées dans le but de servir d'alternative aux moteurs à explosion des véhicules automobiles (cf. automobile). La plupart d'entre elles utilisent la technologie PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell), avec une membrane transformant l'hydrogène H₂, en proton H⁺ pour produire de l'énergie à partir de l'hydrogène et de l'oxygène, en utilisant l'effet catalyseur du platine. L'utilisation de piles à combustibles présente des avantages aussi bien environnementaux, qu'économiques. Elles sont plus efficaces en termes de rendement énergétique et moins polluantes. La recherche actuelle est concentrée sur l'amélioration de la performance et la réduction des coûts des piles à combustibles. Elles peuvent également être un vecteur de génération d'énergie électrique en vue d'autres applications. L'utilisation du platine dans les piles à combustibles semble être l'une de ses applications présentant les meilleures perspectives de demande dans le futur.

La demande dans le secteur de la joaillerie international comptait pour 25 p. 100 de la demande totale en platine en 2006 (contre 50 p. 100 en 2000). Ce métal précieux est très apprécié des joailliers du fait de sa beauté, de sa pureté et de ses propriétés particulières. En Europe et aux États-Unis, le degré de pureté courante est de 95 p. 100, tel qu'indiqué sur les différents articles de joaillerie par le poinçon Pt 950. Ce degré de pureté contraste avec celui des autres métaux tels que l'or, qui se situe habituellement entre 33 et 75 p. 100. Dans certains autres États, celui-ci peut descendre jusqu'à moins de 85 p. 100. La couleur du platine, sa solidité, sa dureté et sa résistance au ternissement sont parmi les nombreux avantages que compte ce produit. Il fournit un support solide aux diamants et autres pierres précieuses, rehaussant leur brillance. De plus, sa malléabilité est un élément important pour les créateurs de bijoux. Le platine est considéré par les bijoutiers comme le métal précieux du nouveau millénaire. La croissance de la demande en platine dans le secteur de la joaillerie a été régulièrement soutenue entre 1981 et 1999. Pendant longtemps, le premier pays consommateur a été le Japon. Cependant, ce marché a été affecté par la situation économique japonaise au cours des dernières décennies. Dans le même temps, la demande a progressé de manière très importante en Chine, un marché qui a supplanté celui du Japon en tant que premier marché consommateur. L'Europe et l'Amérique du Nord sont également des marchés dynamiques, tout particulièrement en ce qui concerne les alliances de mariage.

Dans le domaine électrique et électronique, parmi les usages du platine et de ses alliages, il convient de citer les thermomètres à résistance et les thermocouples, qui permettent de mesurer des températures extrêmes du verre, de l’acier et des semi-conducteurs comme les détecteurs infrarouges pour des applications civiles et militaires. Le palladium est utilisé, le plus souvent allié à l'or ou à l'argent, pour la réalisation de contacts électriques, pour la purification de l'hydrogène par diffusion à travers des membranes d'argent-palladium, pour la constitution des électrodes de condensateurs céramique multicouche en électronique. Le rhodium est souvent allié au platine pour améliorer les caractéristiques mécaniques de ce dernier sous forme d'alliage Pt-Rh à 10 ou 25 p. 100.

Le platine est également largement employé dans l' industrie chimique, notamment du fait de ses propriétés catalytiques. En catalyse hétérogène, le platine, allié ou non au rhodium, est utilisé sous forme de toiles tissées pour l'oxydation catalytique de l'ammoniac afin de fabriquer de l'acide nitrique. Ce procédé est à la base de la production industrielle des engrais, des explosifs, des colorants. Également sous forme de toiles, le platine sert à produire l'acide cyanhydrique, produit de base de certaines matières plastiques et de sels pour les dépôts galvaniques. Il est également employé lors du reformage catalytique du naphta pour favoriser la production de benzène au détriment d'autres hydrocarbures aromatiques moins valorisables et dans la fabrication de silicones. Cette dernière application a la particularité de consommer effectivement le platine alors que, dans les autres utilisations, il est pratiquement inaltéré. En catalyse hétérogène, sur un substrat à grande surface spécifique, le platine est utilisé en hydrogénation sélective dans la chimie des pesticides, des herbicides, des colorants synthétiques et des produits pharmaceutiques (vitamines, antibiotiques). Le platine est aussi utilisé comme catalyseur dans la production d’éléments biodégradables pour les détergents ménagers. Le ruthénium est largement utilisé, sous forme de chlorure, comme catalyseur dans l'industrie du chlore et des chlorates. Le palladium sur charbon actif est utilisé comme catalyseur dans l'industrie pharmaceutique.

En chimie moderne, l'utilisation des catalyseurs à base de métaux précieux devient de plus en plus grande, et principalement en catalyse homogène. Le catalyseur agit alors dans la même phase que les réactifs et assure, le plus souvent, une très grande sélectivité, tout en opérant dans des conditions plus douces de température et de pression. On peut citer la synthèse de l'acide acétique, produit de base de l'acétate de vinyle ou de cellulose, obtenu par oxydation de l'éthylène sur du palladium ou par carbonylation du méthanol grâce à un catalyseur rhodium.

L'industrie pétrolière emploie de grandes quantités de platine, qui permet, dans les réactions de réassemblage des hydrocarbures, l'obtention d'essence à haut indice d'octane. De plus en plus, des catalyseurs sélectifs sont utilisés, notamment le bimétallique platine-rhénium.

Dans l'industrie du verre, le platine et ses alliages avec le rhodium sont utilisés pour constituer des appareils qui résistent, à haute température, à l'action de l'atmosphère oxydante et du verre fondu, sans polluer ce dernier. Le platine pur est utilisé chaque fois que l'on craint des colorations du verre par d'autres éléments tels que le rhodium. Allié au rhodium, le platine est utilisé pour réaliser des filières destinées à la production de la fibre de verre, utilisée pour le renforcement des plastiques employés comme matériaux de construction ou encore pour réaliser des paniers destinés à la fabrication de la fibre d'isolation, également employée dans la construction. Une autre application voisine est celle des creusets de platine de haute pureté qui servent à élaborer les fibres optiques.

Des creusets de platine sont aussi utilisés pour le tirage de monocristaux d'oxydes réfractaires, de fluorures et d'iodures. L' iridium, pour sa part, est maintenant utilisé sous forme de creusets pour l'élaboration de monocristaux dits G.G.G. (grenat de gadolinium et de gallium), destinés aux mémoires à bulle en électronique, ou encore pour l'obtention de monocristaux de Y.A.G. (yttrium, alumine, grenat) utilisé pour les barreaux lasers.

Dans le secteur médical, les métaux précieux sont biocompatibles, aussi sont-ils des matériaux de choix pour la médecine. Le palladium et les alliages palladium-or sont utilisés en prothèse dentaire. On utilise le platine en chimiothérapie, sous forme de complexes organo-métalliques tels que le cisdichlorodiamine de platine II (cis-Pt [(NH₃)₂Cl₂]), plus connu sous le nom de cisplatine, pour le traitement spécifique de certains cancers. Les capsules de stimulateurs cardiaques sont également en platine.