Les éléments de terres rares seront-ils bientôt séparables à grande échelle de manière efficace et écologique ?
Des scientifiques de l’Université d’État de Pennsylvanie (Penn State) ont réussi à développer une méthode biologique de séparation des éléments de terres rares en utilisant une protéine naturelle. C’est ce qui ressort d’un communiqué de presse de l’université.
Les terres rares ne sont pas présentes individuellement, mais toujours en association. Ces éléments très similaires sont utilisés dans différentes technologies telles que les énergies renouvelables ou l’électronique grand public et doivent donc être séparés les uns des autres. Actuellement, cela se fait par des procédés très coûteux, qui utilisent entre autres des produits chimiques toxiques. La méthode qui vient d’être étudiée pourrait constituer une alternative.
Des chercheurs de la Penn State University ont découvert une protéine capable de différencier les terres rares. Image de l’Université de Pennsylvanie : Penn State.
Une protéine sépare les oxydes de terres rares les uns des autres
Pour le développement du nouveau procédé, on s’est inspiré de la nature. Pour séparer les différentes terres rares, les chercheurs ont utilisé une protéine naturelle, la lanmoduline, qu’ils ont prélevée des bourgeons de chêne de la bactérie Hansschlegelia quercus. Contrairement à la lanmoduline provenant d’autres bactéries, cette protéine se distingue surtout par sa capacité de différencier les terres rares et donc les très petites tailles. La raison en est la propriété de la protéine de s’associer à une autre molécule pour former une nouvelle unité, appelée dimère. Concrètement, cela signifie que la lanmoduline se lie fortement à des éléments de terres rares légers comme le néodyme. En revanche, lorsque la protéine entre en contact avec des éléments de terres rares lourds comme le dysprosium, elle se lie beaucoup moins fortement à ce dernier et préfère la forme d’une molécule unique, c’est-à-dire d’un monomère.
Au fil des recherches, il a été découvert que cette méthode permettait de séparer les éléments de terres rares lourds et légers en une seule étape, à température ambiante et sans solvant chimique.
Vers une technologie verte ?
Selon l’un des scientifiques impliqués, Joseph Cotruvo Jr., on espère en outre pouvoir optimiser le procédé développé pour surmonter le plus grand défi : séparer les terres rares, qui se trouvent directement côte à côte dans le tableau périodique. Actuellement, il n’est possible de séparer que les éléments de terres rares lourds et légers.
Le directeur du groupe de recherche, Joseph Cotruvo Jr., au travail dans le laboratoire. Photo : Patrick Mansell / Penn State.
Le groupe de chercheurs, qui a déjà déposé une demande de brevet, prévoit ensuite de commercialiser le procédé, comme l’indique le communiqué de presse de Penn State. Grâce à cette nouvelle méthode, il serait possible de rendre le processus d’extraction et le processus de recyclage plus écologiques et plus efficaces pour l’ensemble du secteur technologique dépendant des terres rares.
Le rapport détaillé de l’étude peut être consulté dans le magazine Nature.
Pour en savoir plus : des équipes de recherche du monde entier travaillent à l’exploitation de sources supplémentaires de terres rares et d’autres métaux critiques, en plus de l’exploitation minière traditionnelle. Pour ce faire, ils utilisent notamment des plantes et des bactéries.
Photo de l’article : Patrick Mansell / Penn State