Des chercheurs de la Southern Illinois University, aux États-Unis, ont découvert que les algues peuvent plus que doubler la concentration d’éléments de terres rares, ce qui indique une possible alternative aux procédés fortement consommateurs de produits chimiques alors que les États-Unis cherchent à renforcer leurs chaînes d’approvisionnement nationales en minéraux critiques.

L’université a présenté ces recherches dans un communiqué officiel : des scientifiques de la SIU utilisent des algues pour doubler la concentration d’éléments de terres rares.

Alors que les gouvernements s’efforcent de sécuriser les approvisionnements nationaux en terres rares, la capacité à concentrer et à traiter ces métaux est devenue presque aussi importante que l’identification de nouveaux gisements. Les éléments de terres rares forment un groupe de 17 métaux utilisés dans les aimants, l’électronique, les systèmes énergétiques et les équipements militaires, et leur séparation de la roche environnante peut être techniquement difficile. Les éléments de terres rares sont largement associés à l’électronique grand public, mais l’étudiante diplômée en géologie Kristina Kohl a déclaré que leur rôle dans les technologies de défense est souvent sous-estimé.

« A lot of people think of electronics when it comes to rare earth,” Kohl said. “They don’t realize how big of a role they play in producing equipment for our national defence systems. »

La Chine demeure l’acteur dominant de l’industrie des terres rares, avec environ 60% de l’extraction mondiale et près de 90% des activités de traitement et de séparation. Les États-Unis sont le deuxième producteur mondial, avec des opérations en Californie et en Géorgie, et Washington a fait de la réduction de la dépendance aux chaînes d’approvisionnement chinoises une priorité de sécurité nationale.

Les chercheurs de la Southern Illinois University étudient également Hicks Dome, dans le comté de Hardin, dans l’Illinois, comme source nationale potentielle d’éléments de terres rares. Le professeur associé Daniel Hummer a indiqué que le site est un crypto-volcan, où du magma qui n’a pas atteint la surface a créé des intrusions riches en minéraux. Des fluides chauds porteurs de minéraux ont également déposé des terres rares supplémentaires dans la brèche voisine.

Ces recherches soulignent que des gisements auparavant négligés pourraient devenir plus attractifs si les coûts d’extraction et les impacts environnementaux peuvent être réduits. Elles mettent aussi en évidence un défi plus large pour la politique américaine en matière de minéraux critiques : l’approvisionnement national ne dépend pas seulement de l’exploitation minière, mais aussi de la mise au point de méthodes économiques et moins génératrices de déchets pour concentrer, séparer et récupérer les métaux à partir de sources variées.

Extraction plus propre

Pour tester cette approche d’extraction, le microbiologiste Scott Hamilton-Brehm et son équipe ont créé un système fluvial miniature à l’aide d’un bac de 50 gallons, de pompes de circulation et d’un éclairage LED afin d’imiter l’eau courante et la lumière du soleil. Les géologues ont ensuite ajouté de la roche finement broyée contenant des éléments de terres rares avant d’introduire des microalgues dans l’eau.

Les analyses en laboratoire ont montré que les algues absorbaient les éléments de terres rares et augmentaient leur concentration de plus du double. Les chercheurs n’ont pas encore déterminé le mécanisme à l’origine de ce résultat, une étape importante avant que l’approche puisse être évaluée au-delà de conditions contrôlées en laboratoire.

« When we received the analysis from the state lab, it became evident that the algae did interact with the rare earth,” Hamilton-Brehm said. “We don’t know how. We don’t know why. We’re going to have to figure it out. »

L’équipe a ensuite récupéré les éléments de terres rares au moyen d’un procédé breveté qui décompose la matière organique. Les algues restantes pourraient éventuellement être utilisées comme biostimulants agricoles ou transformées en biodiesel, ce qui ajouterait de la valeur tout en réduisant les déchets.

La méthode pourrait aussi réduire la dépendance aux techniques de traitement conventionnelles qui utilisent des produits chimiques tels que l’acide sulfurique pour dissoudre les minéraux environnants. Comme les éléments de terres rares sont également présents dans les cendres de charbon, les déchets miniers et les déchets électroniques, les chercheurs ont indiqué que le procédé pourrait à terme offrir une manière plus propre de récupérer des minéraux critiques à partir de sources secondaires tout en contribuant à la dépollution des flux de déchets.

Les chercheurs testent maintenant d’autres espèces d’algues afin de déterminer si elles peuvent accroître davantage les concentrations de terres rares. Ils préparent également une proposition à la National Science Foundation afin d’élargir les travaux. Hummer a déclaré que le projet montre la valeur de la recherche interdisciplinaire en combinant géologie et microbiologie pour répondre aux défis du développement des minéraux critiques.