Métaux de terres rares : explorer des chaînes d’approvisionnement plus durables
Des produits électroniques de consommation jusqu’à la prochaine génération de solutions pour l’énergie renouvelable, les métaux de terres rares sont nécessaires pour une vaste gamme de technologies et d’applications. Bien qu’ils aident à alimenter des initiatives de durabilité, l’approvisionnement en ces éléments comprend un coût environnemental important. À mesure que la demande continue à augmenter, beaucoup d’industries cherchent des façons écologiques et socialement responsables pour les obtenir.
L’importance croissante des métaux de terres rares
Les métaux de terres rares sont un groupe de 17 éléments chimiquement similaires, incluant les 15 lanthanides (lanthane, cérium, praséodyme, néodyme, prométhium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, et lutécium), ainsi que scandium et yttrium. Ils sont très prisés pour leurs propriétés uniques optoélectroniques, magnétiques, chimiques, et structurales, et jouent un rôle essentiel dans la transformation technologique de nombreuses industries.
Prenons votre téléphone intelligent par exemple. Les couleurs vives rouges, vertes et bleues sur l’écran n’existeraient pas sans l’europium, le terbium et l’yttrium. Ses haut-parleurs et son microphone contiennent probablement des petits aimants puissants faits de néodyme, tandis que la petite lentille de l’appareil photo peut utiliser le lanthane.
En plus des produits électroniques de consommation, les métaux, alliages et composés de terres rares sont essentiels aux technologies comme les imageurs par résonance magnétique (IRM), qui utilisent le gadolinium pour améliorer la visibilité des images et le néodyme et le praséodyme dans les aimants de l’appareil.
Certains métaux de terres rares sont aussi prisés pour leurs applications catalytiques. Par exemple, le cérium, le lanthane, et l’yttrium peuvent se trouver dans le convertisseur catalytique de votre automobile, un dispositif qui régule les émissions du véhicule. Ils sont aussi utilisés dans le raffinage du pétrole, la synthèse chimique, le traitement des eaux usées, et autres processus industriels.
L’industrie de l’automobile hybride électrique se fie lourdement sur ces éléments aussi, utilisant le néodyme, le terbium et le dysprosium dans les moteurs électriques haute efficacité, ainsi que le lanthane et le cérium dans les batteries de type hydrure métallique de nickel. Le cérium est aussi d’une deuxième utilité, aidant à polir les matériaux trouvés dans le verre du pare-brise et les miroirs latéraux.
Mis à part les applications indiquées ci-dessus, les métaux de terres rares sont utilisés pour produire les matériaux légers trouvés dans les avions énergiquement efficaces, les aimants permanents dans les moteurs d’éoliennes et les éléments optoélectroniques des lumières écoénergétiques.
Trouver et extraire les métaux de terres rares
Malgré leur nom, les métaux de terres rares ne sont pas si rares. Le cérium, par exemple, est le 25e élément le plus abondant des 78 éléments les plus communément trouvés dans la croûte terrestre. Mais puisque ces métaux ont des caractéristiques géochimiques similaires, ils ont tendance à se former ensemble en nature, rendant difficile la localisation de concentrations qui valent le coût d’extraction.
Isoler les métaux de terres rares des minerais nécessite des processus intensifs d’extraction et de purification. Bien que de nouvelles méthodes plus écologiques sont en voie de développement, la méthode traditionnelle d’extraction comprend la dissolution répétée des minerais dans l’acide, ce qui ultimement produit de grandes quantités de déchets chimiques difficiles à recycler.
Maintenant, un nouveau processus de digestion acide permet la lixiviation sélective des métaux de terres rares à partir de cendres volantes de charbon. Les produits chimiques utilisés dans ce processus sont presque entièrement recyclés, offrant ainsi une solution écologique qui réduit les coûts, exclut les contaminants clés, et produit des métaux et autres co-produits de grande qualité.
Une voie respectueuse de l’environnement
Thermo Fisher Scientific a récemment établi un partenariat avec Rare Earth Salts (RES), une compagnie basée aux États-Unis. La technologie brevetée RES permet la séparation et la purification des métaux de terres rares d’une façon respectueuse de l’environnement, offrant des améliorations importantes par rapport à d’autres méthodes d’extraction. Elle a été éprouvée à une échelle commerciale et peut être utilisée avec la plupart des concentrés de terres rares.
Cette collaboration aidera la marque Alfa Aesar à obtenir de nouveaux oxydes de métaux de terres rares meilleurs de leurs classes produits au moyen des méthodes en tête d’industrie pour les séparations et purifications plus propres. Les oxydes produits répondent ou surpassent les spécifications désirées de façon constante, mettant le processus à l’écart des autres technologies existantes.
« De plus en plus, nos clients exigent des métaux de terres rares de haute performance, mais socialement responsables, » dit James Lovgren, directeur de la gestion des produits chez Thermo Fisher Scientific. « Les méthodes de séparation et de purification utilisées dans la production de notre nouvelle gamme sont parmi les voies les plus inoffensives pour l’environnement pour l’obtention des composés de ces éléments vitaux. »
Initialement, cinq nouveaux produits d’oxyde de terres rares (lanthane, néodyme, praséodyme, yttrium et europium) seront ajoutés au portfolio Alfa Aesar existant et la gamme de produits continuera son expansion pour inclure davantage d’oxydes en 2019.
Le futur de l’industrie
À mesure que l’importance des métaux de terres rares augmente, beaucoup de compagnies reconnaissent le besoin de les acquérir de façon écologique et socialement responsable. Le partenariat commercial avec Rare Earth Salts fera croître la gamme Alfa Aesar en matière d’oxydes de métaux de terres rares de qualité qui sont durables pour l’environnement, offrant ainsi aux laboratoires une source fiable pour ces matériaux critiques.
Visitez info.thermofisher.com/rare-earth pour en apprendre davantage et pour être avisé lorsque les nouveaux oxydes de terres rares Alfa Aesar sont disponibles.
