L’extraction de minéraux à partir de gisements naturels est coûteuse, tant sur le plan économique qu’environnemental. Le principal avantage concurrentiel de l’exploitation minière et de l’extraction locale réside dans sa capacité à produire des sources intermédiaires à haute concentration à proximité immédiate des minéraux bruts, comme les éléments des terres rares (ÉTR). Cela facilite le transfert de roches dures d’ÉTR à faible concentration vers des raffineries centralisées, ce qui peut améliorer les performances économiques et environnementales de la fabrication des métaux des terres rares en réduisant les coûts de transport, de manutention et de stockage. En outre, l’extraction locale des ETR peut réduire considérablement le nombre d’étapes impliquées dans le traitement des minerais d’ETR, y compris les étapes de production de déchets chimiques dangereux, tels que la flottation et l’extraction par solvants dangereux. La métallurgie extractive conventionnelle génère environ 2 000 tonnes de déchets pour chaque tonne d’ÉTR produite. L’exploitation minière et l’extraction nationales d’ÉTR peuvent générer moins de 100 tonnes de déchets chimiques pour chaque tonne d’ÉTR (un ordre de grandeur en moins de production de déchets).
L’Idaho est doté d’une abondance de minéraux essentiels, en particulier d’ÉTR. Pourtant, bon nombre de ces gisements minéraux n’ont pas encore été exploités en gisements économiques sur lesquels les États-Unis peuvent compter de manière fiable. La plupart des occurrences d’ÉTR de l’Idaho se trouvent le long d’une ligne orientée nord-ouest, s’étendant sur plus de 70 milles à travers le centre de l’Idaho, depuis Lemhi Pass, en passant par Diamond Creek, jusqu’au district de Mineral Hill avant de traverser la frontière entre l’Idaho et le Montana. La zone de prospection de Diamond Creek se trouve à huit milles au nord-ouest de Salmon, dans l’Idaho, et devrait contenir environ 75 500 tonnes d’oxydes de terres rares au total (TREO). Les derniers résultats d’exploration sur les sites de Lemhi Pass par Idaho Strategic Resources Inc. ont révélé des teneurs en terres rares allant jusqu’à 4,26 % de TREO, dont 2,56 % de TREO sont uniquement du néodyme.
Districts d’éléments de terres rares situés aux États-Unis (à gauche) et dans l’Idaho (à droite)
Source : Commission géologique des États-Unis (2010)
Que sont les métaux des terres rares ?
Les métaux des terres rares sont la principale forme commerciale d’ÉTR (comme le néodyme, le praséodyme, le dysprosium, l’yttrium, le lanthane et le cérium) qui alimentent notre vie quotidienne. Par exemple, le néodyme est connu comme le matériau à aimant permanent le plus puissant et est utilisé dans de nombreux produits, notamment les appareils médicaux, les éoliennes, les véhicules électriques, etc. Le praséodyme peut être utilisé pour fabriquer des métaux résistants pour les moteurs d’avion. Le dysprosium et l’yttrium sont des ETR lourds qui sont utilisés comme additifs dans différents produits (comme les aimants, les filtres et les catalyseurs) pour améliorer leur résistance. Le rhodium est le métal précieux le plus précieux de la Terre en raison de sa résistance chimique (comme la corrosion et son insolubilité à la plupart des acides) et de ses propriétés thermiques (point de fusion plus élevé et densité plus faible).
Dans le laboratoire de la mine Molycorp Minerals à Mountain Pass, en Californie, des flacons contiennent les minerais bruts et les échantillons de test… [+] des métaux des terres rares que l’entreprise extrait de la roche de couleur rouillée. Avec des noms étrangers à la plupart des consommateurs, les métaux sont des composants de produits qui définiront l’avenir de la société industrielle. (Photo de Don Bartletti/Los Angeles Times via Getty Images)
Los Angeles Times via Getty Images
Les ETR peuvent être récupérés à partir de sources primaires (comme les gisements de bastnasite et de monazite) ou de sources secondaires (comme les déchets électroniques et les catalyseurs usés). Ils sont qualifiés de « rares », non pas parce qu’ils sont rares, mais parce qu’ils sont dispersés dans la croûte terrestre à de faibles concentrations et rarement trouvés sous forme de gisements de minerai concentrés pouvant être extraits économiquement à l’aide de méthodes traditionnelles. Il existe peu d’études sur les processus biologiques d’extraction des ETR à partir de gisements de minerai. Les processus biologiques (comme la lixiviation des acides organiques) ont déjà été largement utilisés dans l’industrie minière et de raffinage pour extraire les métaux précieux (comme le cuivre et l’or) à partir de sources primaires et secondaires.
Comment fonctionne la lixiviation par les acides organiques (biolixiviation) ?
La biolixiviation est le processus de solubilisation des métaux à l’aide d’acides organiques (comme l’acide gluconique) ou de l’activité métabolique/enzymatique de micro-organismes. La biolixiviation a été largement étudiée pour l’extraction de métaux précieux (comme l’or) et a été utilisée avec succès dans l’industrie minière. Bien que des études en laboratoire aient appliqué diverses techniques de biolixiviation pour extraire et séparer les ETR, aucune de ces méthodes n’a été utilisée commercialement pour produire des REM. Des études antérieures menées à l’Idaho National Laboratory (INL) utilisaient des organismes producteurs d’acide gluconique (Gluconobacter oxydans) pour lessiver les ETR des déchets de phosphore et des catalyseurs de craquage catalytique fluide. Ils ont conclu que les micro-organismes produisant de l’acide gluconique peuvent efficacement extraire les ETR de ces matériaux. Ils ont utilisé les déchets de pommes de terre comme source de nutriments pour les micro-organismes et ont pu réduire les coûts de biolixiviation de 17 % par rapport à l’utilisation de glucose raffiné. En outre, les gisements de minerai contiennent des quantités plus élevées d’ÉTR, ce qui permet un rendement élevé et de faibles coûts de traitement. Comparé à l’extraction par solvant traditionnelle pour la séparation des ETR, qui peut nécessiter des centaines d’étapes de mélange et de décantation et créer une grande quantité de déchets acides et basiques, le processus de biolixiviation pour produire un ETR mélangé nécessite une seule étape d’extraction, ne produisant aucun déchet acide. Les sous-produits solides du processus de lixiviation peuvent être utilisés comme substrat pour l’exploitation phytominière, minimisant ainsi la production globale de déchets. Le processus de phytominage utilise des plantes hyperaccumulatrices (comme l’alpiste roseau) qui peuvent accumuler de grandes quantités d’ÉTR dans leurs parties aériennes sans effets néfastes substantiels.
Pourquoi l’extraction nationale de minéraux est-elle importante ?
La demande croissante de technologies avancées issues des ETR devrait atteindre 2 500 milliards de dollars dans le monde d’ici 2030. Les États-Unis dépendent actuellement fortement de sources étrangères pour ces éléments. Habituellement, ils sont extraits en creusant de vastes mines à ciel ouvert dans le sol. Lorsqu’elle est mal réglementée, l’exploitation minière peut produire des bassins d’épuration remplis d’acides, de métaux lourds et de matières radioactives qui pourraient s’infiltrer dans les eaux souterraines. Un avenir « à faibles émissions » et socialement responsable ne sera pas possible sans un approvisionnement national fiable et exploitable en matériaux critiques comme les ETR. Une extraction et un traitement minutieux des ETR sont essentiels pour minimiser la dépendance des États-Unis à l’égard des pays étrangers pour les matériaux nécessaires, en particulier dans les applications de sécurité des énergies renouvelables.
Les voies d’extraction durables et d’origine locale (comme la biolixiviation et la phytominage) visent à renforcer la sécurité nationale et la responsabilité environnementale. La biolixiviation des ETR peut potentiellement constituer une alternative durable aux méthodes traditionnelles à forte intensité chimique. En outre, la biolixiviation pourrait être appliquée au recyclage des ETR provenant de vieux appareils électroniques (comme les téléphones portables et les ordinateurs portables), contribuant ainsi à une approche plus circulaire et plus respectueuse de l’environnement de ces matériaux critiques. De plus, associer la biolixiviation à la phytominage peut à la fois augmenter les rendements des procédés et minimiser la production de déchets.
2024-05-29 17:50:40
1716995306
#Fabrication #métaux #terres #rares #faibles #émissions #partir #minéraux #dorigine #nationale
