Les précieuses terres rares peuvent désormais être extraites des déchets de combustion du charbon

Grâce à un nouveau procédé de séparation innovant, les éléments de terres rares essentiels aux smartphones et véhicules électriques peuvent désormais être facilement et rapidement extraits des déchets de combustion du charbon.

Chauffer instantanément la suie à plusieurs milliers de degrés

Le néodyme, l’europium, le terbium et d’autres métaux des terres rares, dont on entendait encore peu parler il y a quelques années, sont désormais largement utilisés dans les écrans tactiles des smartphones et tablettes, moteurs des véhicules électriques, éoliennes et autres technologies modernes en raison de leurs précieuses propriétés magnétiques et électroniques. Toutefois, leur extraction, impliquant d’importantes excavations pour obtenir une quantité réduite de matériaux, se révélait jusqu’à présent coûteuse et inefficace.

Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Science Advances, James Tour et ses collègues de l’université Rice à Houston, au Texas, ont trouvé un moyen d’obtenir de tels métaux à partir de la fine poudre noire, ou suie, issue de la combustion du charbon dans les centrales électriques.

Connue sous le nom de « chauffage flash joule », la méthode employée consiste à placer ce type de cendres dans un tube de quartz, traversé par un puissant courant électrique pendant une seconde afin que son contenu atteigne une température de 3 000 °C. Ce chauffage rapide permet de briser les sphères de verre microscopiques constituant la cendre afin de libérer les métaux de terres rares qu’elle contient, et convertit également les métaux du phosphate en oxydes, plus faciles à séparer à l’aide d’acides doux.

Sphères de verre vues au microscope — © Tour Group / Rice University

« Chaque tonne de suie ne contient que 500 grammes d’éléments de terres rares, mais comme nous disposons d’énormes volumes issus de décennies de combustion du charbon, la quantité totale de matériaux que nous pourrions extraire est colossale. »

Un procédé flexible

Les chercheurs ont également montré que le même procédé pouvait être utilisé pour extraire les métaux de terres rares des « boues rouges » (les déchets générés par la production d’aluminium), ainsi que de la poudre résultant du broyage des appareils électroniques grand public mis au rebut.

« Le processus de chauffage instantané libère également des métaux lourds toxiques de ces matériaux, mais ceux-ci peuvent être facilement piégés au fur et à mesure », explique Tour. « Nous pourrions également recycler la partie inexploitée des cendres en les mélangeant à du béton. »

L’équipe travaille actuellement sur la mise à l’échelle du procédé en collaboration avec la société Universal Matter, afin de pouvoir extraire des quantités industrielles d’éléments de terres rares.