L’avenir de l’exploitation minière durable des éléments de terres rares
source:AZO MiningQue sont les éléments des terres rares et où les trouve-t-on ?Les éléments des terres rares (ÉTR) comprennent 17 éléments métalliques, composés de 15 lanthanides du tableau périodique :LanthaneCériumPraséodymeNéodymeProméthiumSamariumEuropiumGadoliniumTerbiumDysprosiumHolmiumErbiumThuliumYtterbiumUtétiumScandiumYttriumLa 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 « terrestres » plus courants tels que la chaux et la magnésie.Le cérium est l'ÉTR le plus courant et plus abondant que le cuivre ou le plomb.Cependant, d’un point de vue géologique, les ETR se trouvent rarement dans des gisements concentrés, car les veines de charbon, par exemple, rendent leur exploitation économiquement difficile.On les trouve plutôt dans quatre principaux types de roches rares ; les carbonatites, qui sont des roches ignées inhabituelles dérivées de magmas riches en carbonates, de milieux ignés alcalins, de dépôts d'argile absorbant les ions et de dépôts de placers porteurs de monazite-xénotime.La Chine extrait 95 % des éléments de terres rares pour satisfaire la demande de modes de vie de haute technologie et d'énergies renouvelablesDepuis la fin des années 1990, la Chine domine la production d'ÉTR, utilisant ses propres gisements d'argile absorbant les ions, connus sous le nom d'« argiles de Chine du Sud ».C’est économique pour la Chine car les gisements d’argile sont simples à extraire des ETR à l’aide d’acides faibles.Les éléments des terres rares sont utilisés dans toutes sortes d'équipements de haute technologie, notamment les ordinateurs, les lecteurs DVD, les téléphones portables, l'éclairage, les fibres optiques, les caméras et les haut-parleurs, et même dans les équipements militaires, tels que les moteurs à réaction, les systèmes de guidage de missiles, les satellites et les systèmes anti-missiles. -la défense antimissile.L’un des objectifs de l’Accord de Paris sur le climat de 2015 est de limiter le réchauffement climatique à moins de 2 °C, de préférence 1,5 °C, aux niveaux préindustriels. Cela a accru la demande d’énergies renouvelables et de voitures électriques, qui nécessitent également des ETR pour fonctionner.En 2010, la Chine a annoncé qu'elle réduirait ses exportations d'ÉTR pour répondre à sa propre demande croissante, mais également pour maintenir sa position dominante dans la fourniture d'équipements de haute technologie au reste du monde.La Chine est également dans une position économique forte pour contrôler l’approvisionnement en ETR nécessaires aux énergies renouvelables telles que les panneaux solaires, les éoliennes et les éoliennes, ainsi que les véhicules électriques.Projet de capture d'éléments de terres rares d'engrais phosphogypseLe phosphogypse est un sous-produit des engrais et contient des éléments radioactifs naturels tels que l'uranium et le thorium. Pour cette raison, il est stocké indéfiniment, avec les risques associés de pollution des sols, de l’air et de l’eau.Par conséquent, des chercheurs de la Penn State University ont conçu une approche en plusieurs étapes utilisant des peptides modifiés, de courtes chaînes d'acides aminés capables d'identifier et de séparer avec précision les ETR à l'aide d'une membrane spécialement développée.Les méthodes de séparation traditionnelles étant insuffisantes, le projet vise à concevoir de nouvelles techniques, matériaux et procédés de séparation.La conception est dirigée par la modélisation informatique, développée par Rachel Getman, chercheuse principale et professeure agrégée de génie chimique et biomoléculaire à Clemson, avec les chercheuses Christine Duval et Julie Renner, développant les molécules qui se fixeront à des ETR spécifiques.Greenlee examinera leur comportement dans l'eau et évaluera leur impact environnemental et leurs différents potentiels économiques dans des situations de conception et d'exploitation variables.Lauren Greenlee, professeur de génie chimique, affirme qu'« aujourd'hui, on estime qu'environ 200 000 tonnes d'éléments de terres rares sont piégées dans les déchets de phosphogypse non traités rien qu'en Floride ».L'équipe identifie que la récupération traditionnelle est associée à des barrières environnementales et économiques, car elles sont actuellement récupérées à partir de matériaux composites, qui nécessitent la combustion de combustibles fossiles et demandent beaucoup de main d'œuvre.Le nouveau projet se concentrera sur leur récupération de manière durable et pourrait être déployé à plus grande échelle pour des avantages environnementaux et économiques.Si le projet réussit, il pourrait également réduire la dépendance des États-Unis à l'égard de la Chine pour l'approvisionnement en éléments de terres rares.Financement de projets de la 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 l'Université Case Western Reserve et l'Université Clemson.Méthodes alternatives pour récupérer les éléments des terres raresLa récupération des RRE s'effectue généralement au moyen d'opérations à petite échelle, généralement par lixiviation et extraction par solvant.Bien qu’il s’agisse d’un processus simple, la lixiviation nécessite une grande quantité de réactifs chimiques dangereux et n’est donc pas souhaitable sur le plan commercial.L’extraction par solvant est une technique efficace mais peu efficiente car elle demande beaucoup de travail et de temps.Une autre façon courante de récupérer les ETR est l'agro-mine, également connue sous le nom d'e-mining, qui implique le transport de déchets électroniques, tels que de vieux ordinateurs, téléphones et téléviseurs, depuis divers pays vers la Chine pour l'extraction des ETR.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 ETR et des métaux.Bien que souvent présentée comme une méthode durable de recyclage des matériaux, elle n’est pas sans poser un certain nombre de problèmes qui doivent encore être surmontés.L’agriculture nécessite beaucoup d’espace de stockage, d’usines de recyclage, de déchets mis en décharge après récupération des ETR, et implique des coûts de transport, qui nécessitent la combustion de combustibles fossiles.Le projet de la Penn State University a le potentiel de surmonter certains des problèmes associés aux méthodes traditionnelles de récupération des ETR s'il peut satisfaire ses propres objectifs environnementaux et économiques.
