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Le terme « terres rares » a souvent été source de confusion, laissant entendre que ces métaux sont exceptionnellement rares sur notre planète. En réalité, ces éléments sont assez abondants dans la croûte terrestre. Cependant, le véritable défi réside dans leur extraction et leur séparation, ce qui les rend précieux et limités pour les industries modernes.
L’abondance trompeuse des terres rares
Les secteurs de la technologie et de l’énergie s’intéressent de près aux terres rares car elles présentent de nombreuses qualités bénéfiques. Les 15 éléments métalliques du bas du tableau périodique, ainsi que l’yttrium et le scandium, constituent ce groupe de 17 métaux. Le néodyme, le praséodyme, le terbium et le dysprosium sont les plus lucratifs d’entre eux car ils fonctionnent comme de puissants aimants miniatures, un élément important de l’électronique que l’on trouve dans des objets tels que les smartphones, les batteries des voitures électriques et les éoliennes.
Contrairement à ce que leur nom suggère, les terres rares ne sont pas particulièrement rares dans la croûte terrestre. Selon les recherches de l’U.S. Geological Survey, ces éléments se trouvent en abondance similaire à celle de métaux plus couramment utilisés comme le cuivre ou le zinc. Aaron Noble, professeur à l’institut Virginia Tech, ajoute même qu’ils ne sont pas aussi rares que des métaux précieux tels que l’or, l’argent ou le platine.
En réalité, la dénomination « terres rares » s’avère être une sorte de « faux-ami » terminologique, peut-être mieux décrit comme des « terres compliquées » selon Paul Ziemkiewicz du West Virginia Water Research Institute. En chiffres, la concentration de ces métaux dans des formations géologiques comme les schistes aux États-Unis tourne autour de 300 milligrammes par kilogramme.
Les défis de l’extraction
La véritable rareté des terres rares réside dans la complexité de leur extraction. Normalement, des métaux comme le cuivre et le fer se concentrent dans la croûte terrestre grâce à des processus géologiques tels que les éruptions volcaniques et l’activité hydrothermale. Ce n’est généralement pas le cas pour les terres rares en raison de leur chimie unique.
Ces éléments sont dispersés de manière assez uniforme dans la croûte terrestre, ce qui rend leur extraction à grande échelle inefficace et coûteuse. Dans certaines conditions, comme des environnements souterrains très acides, les concentrations de terres rares peuvent être légèrement plus élevées. Cependant, identifier ces poches de concentration plus élevées n’est que la première étape d’un long et ardu processus d’extraction.
Le casse-tête chimique
Pour comprendre pourquoi l’extraction des terres rares est si compliquée, il faut examiner leur structure chimique. Les terres rares existent à l’état naturel sous forme de minerais, où ils sont liés à des contre-ions par des liaisons ioniques fortes. Rompre ces liaisons pour obtenir le métal pur est une tâche difficile. Les ions de ces métaux ont trois charges positives et forment des liaisons extrêmement fortes avec les ions phosphates, qui ont eux-mêmes trois charges négatives. Cela nécessite des conditions d’extraction agressives, y compris des températures élevées et des niveaux de pH très bas.
Face à la difficulté d’extraire ces métaux essentiels, la recherche se tourne vers de nouvelles méthodes d’extraction et de recyclage. Certains chercheurs étudient la possibilité de récupérer ces métaux à partir de déchets électroniques, tandis que d’autres explorent des composés synthétiques qui pourraient servir de substituts. Pour l’instant, cependant, il n’existe pas d’alternative pratique aux terres rares, et leur demande continue de croître.
En somme, les terres rares sont un excellent exemple de la façon dont les noms peuvent être trompeurs. Leur rareté n’est pas tant une question de quantité mais plutôt de la complexité inhérente à leur extraction. À mesure que la demande pour ces éléments cruciaux augmente, les efforts pour les extraire de manière plus efficace ou pour trouver des alternatives viables deviennent de plus en plus urgents. Par ailleurs, le rhodium, métal rare et convoité, devient le minerai le plus cher au monde.