Des scientifiques de la Southern Illinois University ont constaté que les algues peuvent plus que doubler la concentration d’éléments de terres rares, ce qui laisse entrevoir une possible alternative à des procédés très gourmands en produits chimiques, alors que les États-Unis cherchent à renforcer leurs chaînes d’approvisionnement domestiques en minéraux critiques.

Alors que les gouvernements s’efforcent de sécuriser les chaînes d’approvisionnement nationales en terres rares, améliorer la concentration et le traitement de ces métaux est devenu aussi important que la découverte de nouveaux gisements. Des chercheurs au Canada ont tenté d’extraire du cuivre à partir d’algues. La recherche d’une nouvelle source de cuivre dans les algues illustre cet effort plus large.

Sur le campus de la SIU à Carbondale, dans l’Illinois, la doctorante en géologie Kristina Kohl a déclaré que beaucoup de personnes associent encore les terres rares à l’électronique grand public, en négligeant leur importance dans les technologies de défense.

« Beaucoup de gens pensent à l’électronique quand il s’agit des terres rares », a déclaré Kohl. « Ils ne réalisent pas à quel point elles jouent un rôle important dans la fabrication d’équipements pour nos systèmes de défense nationale. »

La Chine domine l’industrie des terres rares, avec environ 60% de l’offre mondiale extraite et près de 90% du traitement et de la 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. Cela rend particulièrement pertinente toute méthode permettant d’améliorer la concentration avant le raffinage, ou de récupérer des métaux à partir de matériaux de moindre teneur et de flux de déchets, d’autant que les nouvelles mines font souvent face à de longs délais de développement.

Test de mini-rivière

Pour tester la méthode d’extraction, le microbiologiste Scott Hamilton-Brehm et son équipe ont construit un système de rivière miniature à l’aide d’une auge de 50 gallons (189 litres), de pompes de circulation et d’un éclairage LED pour simuler l’eau courante et la lumière solaire.

Les géologues ont ajouté de la roche finement broyée contenant des terres rares avant d’introduire des microalgues dans l’eau.

Les analyses de laboratoire ont montré que les algues n’ont pas seulement absorbé les éléments de terres rares, mais ont aussi augmenté leur concentration de plus de deux fois selon un mécanisme que les chercheurs ne comprennent pas encore.

Recherche

« Quand nous avons reçu les résultats du laboratoire de l’État, il est devenu évident que les algues interagissaient avec les terres rares », a déclaré Hamilton-Brehm. « Nous ne savons pas comment. Nous ne savons pas pourquoi. Nous allons devoir le découvrir. »

L’équipe a ensuite récupéré les éléments de terres rares grâce à un procédé breveté qui décompose la matière organique. Les algues restantes pourraient être utilisées comme biostimulants agricoles ou transformées en biodiesel, créant ainsi une valeur supplémentaire tout en réduisant les déchets.

La technique pourrait également réduire le recours aux méthodes de traitement conventionnelles qui utilisent des produits chimiques comme l’acide sulfurique pour dissoudre les minéraux environnants. Comme les éléments de terres rares se trouvent aussi dans les cendres de charbon, les résidus miniers et les déchets électroniques, le procédé pourrait à terme offrir une voie plus propre pour récupérer des minéraux critiques à partir de sources secondaires tout en contribuant à la réhabilitation des flux de déchets.

Les chercheurs testent désormais d’autres espèces d’algues afin de déterminer si elles augmentent davantage les concentrations en terres rares et préparent une demande de financement auprès de la National Science Foundation pour élargir les travaux. Hummer a déclaré que le projet montre la valeur de la recherche interdisciplinaire, en réunissant la géologie et la microbiologie pour répondre aux défis du développement des minéraux critiques.

Volcan crypto

Les chercheurs évaluent également Hicks Dome, dans le comté de Hardin, en Illinois, comme source domestique potentielle d’éléments de terres rares.

Le professeur associé Daniel Hummer a expliqué que le site est un volcan crypto, où un magma n’ayant pas atteint la surface a formé des intrusions riches en minéraux et déposé des terres rares supplémentaires dans la brèche environnante grâce à des fluides chauds riches en minéraux.

Ces travaux montrent comment des gisements auparavant négligés pourraient devenir plus attractifs si les coûts d’extraction et les impacts environnementaux peuvent être réduits.