Les cadres métallo-organiques (MOF) de taille moléculaire pourraient contribuer à la recherche de nouvelles sources d'approvisionnement en minéraux critiques.
Une équipe de chercheurs de Laboratoires nationaux Sandia aux États-Unis travaille sur un moyen plus simple et plus propre de séparer les éléments des terres rares, à l'aide d“”éponges" moléculaires synthétisées. Les terres rares sont un ensemble de 17 éléments, chacun ayant des propriétés chimiques différentes et constituant des ingrédients clés pour de nombreuses applications de haute technologie. Cependant, il est difficile de les séparer les uns des autres, ce qui implique de nombreuses étapes très compliquées. Si, malgré leur nom, les terres rares ne sont pas rares sur terre, leur traitement et leur séparation en aval sont très concentrés géographiquement et actuellement dominés par la Chine.
Au cours des trois dernières années, les scientifiques ont étudié différentes approches pour séparer les terres rares les unes des autres dans des mélanges à base d'eau. L'équipe a utilisé des molécules modifiées portant le nom technique de cadres métallo-organiques (MOF). Ces “éponges” miniatures synthétisées sont constituées de noyaux métalliques interchangeables et de tiges à base de carbone sur lesquelles les ions métalliques peuvent se fixer. L'équipe de Sandia a utilisé des MOF à base de zirconium et de chrome pour ses recherches, dans le but de trouver des moyens de “filtrer” sélectivement les éléments de terres rares. Les chercheurs ont découvert qu'en modifiant la composition chimique des MOF, ils pouvaient améliorer leur sélectivité pour différents métaux. Les expériences ont montré que certains groupes chimiques amélioraient l'absorption des métaux, tandis que les simulations informatiques et la spectroscopie à rayons X ont permis de mieux comprendre le fonctionnement de ces interactions. Si certaines pistes n'ont finalement pas abouti, l'équipe a réalisé des progrès prometteurs dans d'autres domaines et espère que cette recherche ouvrira de nouvelles perspectives pour la conception de MOF permettant de séparer efficacement les différentes terres rares d'une manière plus propre et plus directe.
Plus d'informations sur les éponges dans la science des matériaux: Des chercheurs de Université Northwestern à Evanston, Illinois, ont étudié l'utilisation des éponges régulières recouvertes de nanoparticules qui peut éliminer les métaux dangereux, comme le plomb, des eaux polluées, en laissant de l'eau potable. L'équipe espère appliquer ces résultats à la récupération de minéraux critiques à l'avenir.
Image principale : iStock/Kkolosov
