L'avenir de l'exploitation des éléments de terres rares
Source: Mining AzoQuels sont les éléments de terres rares et où se trouvent-ils?Les éléments de terres rares (REES) comprennent 17 éléments métalliques, composés de 15 lanthanides sur le tableau périodique:LanthaneCériumPraseodymiumNéodymeProméthiumSamariumEuropiumGadoliniumTerbiumDysprosiumHolmiumErbiumThuliumYtterbiumUttetiumScandiumYttriumLa plupart d'entre eux ne sont pas aussi rares que le nom du groupe l'indique mais ont été nommés aux XVIIIe et XIXe siècles, par rapport à d'autres éléments de «Terre» plus courants tels que la chaux et la magnésie.Le cérium est le REE le plus courant et le plus abondant que le cuivre ou le plomb.Cependant, en termes géologiques, les rees se trouvent rarement dans les dépôts concentrés comme des coutures de charbon, par exemple, les rendent économiquement difficiles à exploiter.Ils se trouvent plutôt dans quatre principaux types de roches peu communs; Les carbonatites, qui sont des roches ignées inhabituelles dérivées de magmas riches en carbonate, des paramètres ignés alcalins, des dépôts d'argile d'absorption d'ions et des dépôts de placers de monazite-xenotime-porteurs.La Chine mine 95% des éléments de terres rares pour satisfaire la demande de modes de vie de haute technologie et d'énergie renouvelableDepuis la fin des années 1990, la Chine a dominé la production de REE, utilisant ses propres dépôts d'argile d'absorption d'ions, connus sous le nom de «Argiles du Sud».Il est économique que la Chine le fasse parce que les dépôts d'argile sont simples à extraire des REE en utilisant des acides faibles.Des éléments de terres rares sont utilisés pour toutes sortes d'équipements de haute technologie, y compris les ordinateurs, les joueurs de DVD, les téléphones portables, l'éclairage, la fibre optique, les caméras et les haut-parleurs, et même les équipements militaires, tels que les moteurs à réaction, les systèmes de guidage de missiles, les satellites et la défense anti-missile.Un objectif de l'accord sur le climat de Paris 2015 est de limiter le réchauffement climatique à moins de 2 ˚C, de préférence 1,5 ˚C, les niveaux préindustriels. Cela a accru la demande d'énergie renouvelable et de voitures électriques, qui nécessitent également que Rees fonctionne.En 2010, la Chine a annoncé qu'elle réduirait les exportations de REE pour répondre à sa propre augmentation de la demande, mais maintiendrait également sa position dominante pour fournir des équipements de haute technologie au reste du monde.La Chine est également dans une position économique forte pour contrôler l'offre de REE nécessaires aux énergies renouvelables telles que les panneaux solaires, les éoliennes et les turbines à marée, ainsi que les véhicules électriques.Phosphogypsum Fertilizer Rare Earth Elements Capture ProjectLe phosphogypsum est un sous-produit de l'engrais et contient des éléments radioactifs naturels tels que l'uranium et le thorium. Pour cette raison, il est stocké indéfiniment, avec des risques associés de sol, d'air et d'eau polluants.Par conséquent, les chercheurs de la Penn State University ont conçu une approche à plusieurs étages à l'aide de peptides techniques, de courtes chaînes d'acides aminés qui peuvent identifier et séparer avec précision les REA à l'aide d'une membrane spécialement développée.Comme les méthodes de séparation traditionnelles sont insuffisantes, le projet vise à concevoir de nouvelles techniques, matériaux et processus de séparation.La conception est dirigée par la modélisation informatique, développée par Rachel Getman, chercheuse principale et professeur agrégé de génie chimique et biomoléculaire à Clemson, avec les enquêteurs Christine Duval et Julie Renner, développant les molécules qui s'accrocheront à des Rees spécifiques.Greenlee examinera comment ils se comportent dans l'eau et évalueront l'impact environnemental et différents potentiels économiques dans des situations de conception et d'exploitation variables.Le professeur de génie chimique Lauren Greenlee, affirme que: «Aujourd'hui, environ 200 000 tonnes d'éléments de terres rares sont piégés dans des déchets de phosphogype non transformés en Floride seuls.»L'équipe identifie que la récupération traditionnelle est associée aux obstacles environnementaux et économiques, par laquelle ils sont actuellement récupérés à partir de matériaux composites, qui nécessitent la combustion de combustibles fossiles et sont à forte intensité de main-d'œuvreLe nouveau projet se concentrera sur les récupérations de manière durable et pourrait être déployé à plus grande échelle pour les avantages environnementaux et économiques.Si le projet réussit, il pourrait également réduire la dépendance des États-Unis à l'égard de la Chine pour fournir des éléments de terres rares.Financement du projet National Science FoundationLe projet Penn State REE est financé par une subvention sur quatre ans de 571 658 $, totalisant 1,7 million de dollars et est une collaboration avec la Case Western Reserve University et Clemson University.Des moyens alternatifs pour récupérer les éléments de terres raresLa récupération RRE est généralement effectuée à l'aide d'opérations à petite échelle, généralement par la lixiviation et l'extraction de solvant.Bien qu'un processus simple, la lixiviation nécessite une grande quantité de réactifs chimiques dangereux, il est donc indésirable commercialement.L'extraction du solvant est une technique efficace mais n'est pas très efficace car elle est à forte intensité de main-d'œuvre et prend du temps.Une autre façon courante pour Rees à récupérer est par l'agromering, également connu sous le nom de mine électronique, qui implique le transport de déchets électroniques, tels que les anciens ordinateurs, les téléphones et la télévision de divers pays à la Chine pour l'extraction de REE.Selon le programme des Nations Unies pour l'environnement, plus de 53 millions de tonnes de déchets électroniques ont été générées en 2019, avec environ 57 milliards de dollars de matières premières contenant des REE et des métaux.Bien que souvent présenté comme une méthode durable de recyclage des matériaux, elle n'est pas sans son propre ensemble de problèmes qui doivent encore être surmontés.L'agromeminage nécessite beaucoup d'espace de stockage, les usines de recyclage, les déchets de décharge après la récupération de REE et implique des coûts de transport, qui nécessitent une combustion de combustibles fossiles.Le projet Penn State University a le potentiel de surmonter certains des problèmes associés aux méthodes traditionnelles de récupération REE si elle peut satisfaire ses propres objectifs environnementaux et économiques.
