L'avenir de l'exploitation minière durable des terres rares
source : AZO MiningQue sont les éléments des terres rares et où les trouve-t-on ?Les éléments des terres rares (ETR) comprennent 17 éléments métalliques, constitués de 15 lanthanides du tableau périodique :LanthaneCériumPraséodymeNéodymeProméthiumSamariumEuropiumGadoliniumTerbiumDysprosiumHolmiumErbiumThuliumYtterbiumUtétiumScandiumYttriumLa plupart d'entre eux ne sont pas aussi rares que le nom du groupe le suggère, 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 le REE le plus courant et plus abondant que le cuivre ou le plomb.Cependant, d’un point de vue géologique, les terres rares sont rarement trouvées 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, les milieux ignés alcalins, les gisements d'argile à absorption d'ions et les gisements alluvionnaires porteurs de monazite-xénotime.La Chine extrait 95 % de ses terres rares pour satisfaire la demande de modes de vie de haute technologie et d'énergie renouvelableDepuis la fin des années 1990, la Chine domine la production de terres rares, en utilisant ses propres gisements d'argile à absorption d'ions, connus sous le nom d'« argiles de Chine méridionale ».Cette solution est économique pour la Chine car les terres rares des gisements d’argile sont faciles à extraire 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, la fibre optique, les appareils photo 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 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, idéalement à 1,5 °C, par rapport aux niveaux préindustriels. Cela a accru la demande d'énergies renouvelables et de voitures électriques, qui nécessitent également des terres rares pour fonctionner.En 2010, la Chine a annoncé qu'elle réduirait ses exportations de terres rares pour répondre à sa propre demande croissante, mais qu'elle maintiendrait également sa position dominante dans la fourniture d'équipements de haute technologie au reste du monde.La Chine est également en position économique forte pour contrôler l’approvisionnement en terres rares nécessaires aux énergies renouvelables telles que les panneaux solaires, les éoliennes et les turbines marémotrices, ainsi que les véhicules électriques.Projet de capture des éléments des terres rares à base d'engrais phosphogypseLe phosphogypse est un sous-produit des engrais et contient des éléments radioactifs naturels tels que l'uranium et le thorium. De ce fait, il est stocké indéfiniment, ce qui comporte des risques de pollution des sols, de l'air et de l'eau.C'est pourquoi des chercheurs de l'Université Penn State ont mis au point une approche en plusieurs étapes utilisant des peptides artificiels, de courtes chaînes d'acides aminés capables d'identifier et de séparer avec précision les terres rares à l'aide d'une membrane spécialement développée.Les méthodes de séparation traditionnelles étant insuffisantes, le projet vise à concevoir de nouvelles techniques, de nouveaux matériaux et de nouveaux procédés de séparation.La conception est dirigée par la modélisation informatique, développée par Rachel Getman, chercheuse principale et professeure associée de génie chimique et biomoléculaire à Clemson, avec les chercheuses Christine Duval et Julie Renner, développant les molécules qui s'accrocheront à des REE spécifiques.Greenlee étudiera leur comportement dans l’eau et évaluera l’impact environnemental et les différents potentiels économiques dans des situations de conception et d’exploitation variables.Lauren Greenlee, professeure de génie chimique, affirme que : « Aujourd’hui, on estime que 200 000 tonnes d’éléments de terres rares sont piégées dans des déchets de phosphogypse non traités, rien qu’en Floride. »L'équipe identifie que la récupération traditionnelle est associée à des barrières environnementales et économiques, de sorte qu'ils sont actuellement récupérés à partir de matériaux composites, qui nécessitent la combustion de combustibles fossiles et nécessitent beaucoup de main-d'œuvre.Le nouveau projet se concentrera sur leur récupération de manière durable et pourra être déployé à plus grande échelle pour des bénéfices environnementaux et économiques.Si le projet réussit, il pourrait également réduire la dépendance des États-Unis envers la Chine pour leur approvisionnement en éléments de terres rares.Financement de projets de la National Science FoundationLe projet Penn State REE est financé par une subvention de quatre ans de 571 658 $, totalisant 1,7 million de dollars, et est une collaboration avec la Case Western Reserve University et la Clemson University.Méthodes alternatives pour récupérer les éléments des terres raresLa récupération des RRE est généralement réalisée à l’aide 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 pas très efficiente car elle demande beaucoup de travail et de temps.Une autre méthode courante de récupération des terres rares est l’agromining, également connu sous le nom d’e-mining, qui implique le transport de déchets électroniques, tels que de vieux ordinateurs, téléphones et téléviseurs, de divers pays vers la Chine pour l’extraction des terres rares.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 terres rares et des métaux.Bien que souvent présentée comme une méthode durable de recyclage des matériaux, elle n’est pas sans poser son lot de problèmes qui doivent encore être surmontés.L'agro-exploitation minière nécessite beaucoup d'espace de stockage, des usines de recyclage, des déchets d'enfouissement après la récupération des terres rares et implique des coûts de transport, qui nécessitent la combustion de combustibles fossiles.Le projet de l’Université Penn State a le potentiel de surmonter certains des problèmes associés aux méthodes traditionnelles de récupération des terres rares s’il parvient à satisfaire ses propres objectifs environnementaux et économiques.Date de publication : 04/07/2022
