À l’intérieur des smartphones, tablettes et vieux écrans de télévision mis au rebut se cache une source de valeur surprenante : les éléments de terres rares, ou ETR. Rien qu’en 2019, le monde a généré plus de 53 millions de tonnes métriques de déchets électroniques, mais moins de 1 % de ces matériaux essentiels ont été recyclés.
Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université A&M du Texas s’efforcent de changer cette situation en transformant les déchets électroniques en trésors technologiques.
Afin de réduire la dépendance des États-Unis à l’égard des sources étrangères de matériaux essentiels, le ministère américain de l’énergie investit 17 millions de dollars dans 14 projets visant à renforcer la chaîne d’approvisionnement nationale grâce à des solutions sûres, durables et rentables.
Parmi les projets sélectionnés figure une collaboration dirigée par Jenny Qiu, professeur agrégé de génie mécanique, et Shiren Wang, professeur d’ingénierie industrielle et des systèmes. Leur équipe met au point une nouvelle méthode pour extraire les terres rares des vieux appareils électroniques, tels que les tablettes, les téléphones et les cartes de circuits imprimés. Ces matériaux, essentiels pour alimenter les éoliennes, les véhicules électriques, les smartphones et les disques durs, font l’objet d’une forte demande et d’une pénurie. Cette nouvelle méthode vise à les récupérer de manière plus efficace et plus abordable que jamais.
Alors que la demande mondiale en terres rares explose, en grande partie en raison de l’expansion des énergies renouvelables et des efforts de résilience des réseaux, les pénuries d’approvisionnement et les coûts ont fortement augmenté. Plus de 80 % des terres rares sont actuellement importées, ce qui rend la chaîne d’approvisionnement américaine très vulnérable.
Les chercheurs de Texas A&M, en partenariat avec le laboratoire national Oak Ridge et des partenaires industriels, sont les pionniers d’une nouvelle technologie d’extraction en phase solide (SPE). Cette méthode utilise des mousses de carbone mésoporeuses pour récupérer de manière sélective et plus efficace les terres rares contenues dans les déchets électroniques. Contrairement aux méthodes d’extraction traditionnelles, qui consomment beaucoup d’énergie et sont complexes, l’extraction en phase solide réduit la consommation d’énergie et de solvants et rationalise le processus, ce qui le rend plus respectueux de l’environnement et plus viable sur le plan commercial.
L’objectif est de développer des technologies qui soient non seulement scientifiquement fondées, mais aussi facilement intégrables dans les applications industrielles.
La récupération de matériaux essentiels tels que le néodyme – utilisé dans les moteurs de véhicules électriques, les turbines éoliennes et les disques durs – pourrait permettre de réduire les coûts de fabrication et la dépendance à l’égard des ressources importées. Cela pourrait rendre l’électronique et les technologies énergétiques propres plus abordables et plus accessibles.
Au-delà de la SPE, l’équipe explorera également d’autres technologies de fabrication durables pour extraire efficacement les terres rares des déchets électroniques et des sous-produits miniers.
« Les matériaux innovants et la conception de nouveaux dispositifs faciliteront l’adoption généralisée des technologies d’énergie renouvelable et les efforts de modernisation du réseau, ce qui permettra de mettre en place une infrastructure énergétique plus durable et plus résistante », a déclaré M. Qiu. « Ce domaine de recherche est très prometteur et place le génie mécanique à l’avant-garde de la transformation énergétique mondiale. »
Source : U. A&M du Texas
