„Qu'est-ce qu'un nom ?‘, demande Juliette de Shakespeare en s'interrogeant sur l'héritage de Roméo. Dans le cas de Éléments des terres rares (REE) donne l'impression que les gisements naturels de ces matières premières sont peu importants. Bien que la disponibilité des terres rares soit effectivement limitée, ce fait ne résulte pas nécessairement d'un manque de ressources. rareté des matières premières elles-mêmes. Les gisements d'éléments comme le cérium ou le néodyme sont plus importants que les gisements de plomb. Même les plus rare Les terres rares existent en plus grande quantité que l'or dans la croûte terrestre. Toutefois, outre la dépendance générale à l'égard de la Chine en ce qui concerne les chaînes d'approvisionnement en terres rares, c'est le processus de raffinage lui-même qui complique la quantité de production de ces éléments. Une nouvelle méthode mise au point au Massachusetts Institute of Technology (MIT), qui fait appel à la sulfuration, promet de rendre le processus de raffinage plus facile, moins coûteux et plus écologique.
Raffinage des terres rares
Les terres rares ne sont pas présentes dans la nature en tant que telles. Elles existent en faibles pourcentages de 12% à 0,1 % dans les minerais (bastnäsite, monazite, xénotime) et doivent en être extraites. D'un point de vue chimique, les terres rares sont très proches les unes des autres et se trouvent généralement ensemble dans le minerai, ce qui complique encore la séparation d'une seule ETR. Pour être utilisée dans les éoliennes, les voitures électroniques et les catalyseurs, la matière première doit également présenter une certaine pureté. Le néodyme utilisé dans les super-aimants, par exemple, doit avoir une pureté d'au moins 99,5% (ce qui signifie que seulement 0,5% du matériau est constitué d'autres éléments).
Pour atteindre la qualité requise par l'industrie, le minerai passe par plusieurs étapes d'enrichissement, de séparation, de réduction et, enfin, de raffinage. Des acides sont utilisés pour laver les terres rares des minerais et les séparer des autres matières premières ainsi que les unes des autres. Il en résulte des terres rares pures, mais aussi des coûts élevés et des eaux usées radioactives. Comme les terres rares existent principalement dans des minerais qui contiennent également de l'uranium et du thorium, ces éléments radioactifs doivent également être éliminés par lavage pour obtenir des terres rares séparées. Ce facteur fait des terres rares une solution compliquée pour les défis climatiques actuels, car les applications dans les énergies renouvelables se heurtent à des problèmes environnementaux au cours du processus de production.
Sulfuration sélective
La photo montre des oxydes de terres rares de néodyme, de praséodyme et de dysprosium - tous des composants essentiels des aimants - qui ont été traités par la technologie de la sulfuration. Les régions violettes sont des sulfures riches en néodyme, les régions vertes sont des oxysulfures de praséodyme et les régions orange sont des sulfures et des oxysulfures riches en dysprosium.
Photo : MIT
Antoine Allanore, professeur de métallurgie, et Caspar Stinn, étudiant diplômé, du département de science et d'ingénierie des matériaux du MIT, semblent avoir trouvé une solution qui pourrait éviter “l'immense consommation d'énergie, d'eau et de produits chimiques” qui caractérise les procédés courants de séparation des terres rares : la sulfuration sélective. Dans leur publication dans la revue scientifique Nature ils indiquent que la modification des “leviers du processus (pression partielle du gaz, débit du gaz, ajout de carbone)” fait réagir les éléments et forme des composés métal-soufre ou des sulfures. Ces solides peuvent être séparés physiquement par diverses méthodes, car désormais, “les différences physiques et chimiques entre les composés de sulfure et d'oxyde (par exemple, la densité, la susceptibilité magnétique, la chimie de surface)” peuvent être utilisées pour cibler spécifiquement un élément et l'extraire de manière sélective.
Toutefois, la méthode doit encore être testée pour une utilisation à l'échelle industrielle.
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