Polysilicium : comment le projet de Sondiale redessine la carte minière du Maroc

À l’horizon 2029, la compagnie Sondiale, filiale de GPM Holding, devrait commencer à produire du polysilicium dans son usine qui sera construite à Tan-Tan.

Ce projet ouvre la voie, pour la première fois, à la production du silicium à haute pureté, adapté à la fabrication des panneaux solaires, mais également des semi-conducteurs dont la technologie est encore entre les mains des États-Unis alors que la Chine reste le premier producteur des matières premières.

D'un investissement de 8 milliards de dirhams (870 millions de dollars), la mise en service de ce projet ouvre également la voie à la production d’un huitième minerai critique tel qu’il a été fixé auparavant par le Conseil économique, social et environnemental (CESE).

Étape suivante : Sondiale vise à lever 800 millions de dollars

D’après Bloomberg, Sondiale a récemment obtenu 4,75 millions de dollars auprès de l’U.S. International Development Finance Corporation (DFC) pour financer les études de développement pré-investissement du projet.

En effet, ce soutien des États-Unis s'inscrit dans leur stratégie visant à sécuriser l'approvisionnement en métaux critiques hors de Chine, afin d'éviter de potentielles restrictions liées à la domination chinoise, qui contrôle plus de 90% de cette ressource.

À la suite de ce premier financement, Sondiale devrait chercher à lever 800 millions de dollars via des accords de capitaux propres et de prêts auprès d’investisseurs et de banques locaux et internationaux, même si un financement complémentaire de la DFC reste également envisageable.

L’usine de polysilicium devrait avoir une capacité de production annuelle de 30.000 tonnes de polysilicium d’une pureté >99,9999%, destiné principalement à la fabrication de cellules photovoltaïques et de semi-conducteurs.

Cette recherche de financement devrait être facilitée par la situation géographique du projet. La région permet en effet une production minière "verte" grâce aux capacités locales de dessalement d’eau, ainsi que par la possibilité d’intégrer le réseau d’énergies renouvelables également disponible, ce qui permettrait de réduire significativement le coût énergétique de la production du polysilicium.

Pourquoi le Maroc représente un emplacement stratégique pour le projet

La source de silicium peut être multiple, bien qu’il ne soit actuellement pas possible de le produire directement à partir du sable de plage, notamment en raison de la présence d’impuretés qui perturberont le procédé de traitement.

Le métal peut provenir de galets, de quartzites, de silex (présents dans les intercalaires des roches phosphatées marocaines), de grès siliceux et de filons de quartz, qui existent géologiquement dans la région de Guelmim-Oued Noun. Sur le marché international, le prix du silicium métal est peu élevé, se situant généralement entre 300 et 500 dirhams la tonne, et peut généralement être extrait des carrières environnantes.

Cependant, comme pour de nombreux métaux critiques, c’est l’étape du raffinage qui confère la plus grande valeur ajoutée à ce minerai. Dans le cas du silicium, les procédés requièrent une très forte consommation d’énergie et de produits chimiques, ce qui a historiquement conduit à la spécialisation de quelques acteurs asiatiques dans cette industrie.

Ainsi, d'après les cours cotés à la Bourse de Shanghai, le métal silicium brut de haute qualité est valorisé à environ 49 dollars la tonne, tandis que le silicium métal de haute pureté se négocie entre 1.100 et 1.300 dollars la tonne, soit une marge d’environ 1.000 dollars par tonne. Enfin, le polysilicium de type N, dopé au phosphore, atteint environ 6.500 dollars la tonne, soit une marge économique multipliée par six.

Représentant une grande demande internationale mais une filière de transformation limitée à quelques acteurs, le marché du polysilicium a été estimé à 14,49 milliards de dollars américains en 2024. Avec une projection de croissance portant ce chiffre à 26,94 milliards d’ici 2029, le projet marocain dispose d’un potentiel de réussite significatif, grâce à sa localisation stratégique à proximité de l’Europe et à un contexte où la demande en panneaux solaires est appelée à croître fortement dans les années à venir.

Pourquoi la production du polysilicium est complexe et chère

À l'échelle mondiale, chaque étape de transformation est maîtrisée par des acteurs spécialisés qui se comptent sur les doigts d'une main, et qui sont majoritairement localisés en Asie et plus particulièrement en Chine. Cette concentration fait du silicium métal une substance dont la criticité est ambivalente.

La production de polysilicium s’effectue en deux étapes principales. La première consiste à extraire le silicium métal de la roche siliceuse par carboréduction. Ce procédé permet d'obtenir du silicium sous forme de lingots, les impuretés principales étant éliminées par l’ajout de réactifs chimiques.

La seconde méthode, plus complexe, permet d'obtenir du silicium polycristallin à partir du silicium métallurgique. Le procédé le plus répandu est le procédé Siemens. Il consiste à broyer le silicium en fines particules, qui réagissent avec du chlorure d'hydrogène (HCl) pour produire un gaz sous forme de trichlorosilane.

Demandant plus d’énergie, le gaz obtenu est ensuite injecté dans un réacteur, chauffé électriquement à environ 1 150 °C, pour former progressivement des barres de polysilicium de 15 à 20 cm de diamètre.

Le niveau de pureté final du silicium polycristallin est déterminé par la précision de la distillation du trichlorosilane et par l'efficacité de l'élimination des impuretés de surface : le grade solaire pour cellules multicristallines, le grade supérieur pour cellules monocristallines, et le grade électronique, le plus pur, destiné à lafabrication des semi-conducteurs.

Exigeant un grand degré de pureté (10 à 11 N), le marché du polysilicium de qualité électronique est très limité car le polysilicium est recristallisé en monosilicium, un troisième procédé à maîtriser.

Ce projet, parmi d'autres initiatives de valorisation minière, répond à la recommandation du CESE de réduire le fossé entre les mines marocaines et le secteur industriel. Cependant, une structure de coordination fait encore défaut ; sa mise en place permettrait de tisser le maximum de synergies possible en faveur de la souveraineté de l'industrie nationale.

À ce jour, plusieurs projets de valorisation sont en cours de développement. On compte notamment un projet de fonderie de cuivre par Managem, un projet de production de la fluorine comme sous-produit de la fabrication de l'acide phosphorique par Fluoralpha, la production de graphite purifié par Falcon Energy Materials, le raffinage de lithium par le consortium LG et le groupe Yahua, ainsi que le projet de production de sulfate de cobalt de Managem, qui est en phase finale de développement.