Des chercheurs de l’Université Cornell (UK) ont étudié le génome d’une bactérie amatrice de métaux ayant une affinité pour les éléments de terres rares. Cette découverte pourrait ouvrir la voie à une alternative écologique pour le traitement de ces éléments, appelée biosorption, remplaçant ainsi les procédés chimiques agressifs actuellement utilisés.
Une bactérie pour un traitement plus écologique des terres rares
Les éléments de terres rares sont essentiels pour alimenter les voitures électriques, les éoliennes et les smartphones.
Aujourd’hui, l’extraction de ces métaux à partir de minerais bruts nécessite l’utilisation d’acides et de solvants. Cependant, une nouvelle technologie, envisagée par les chercheurs et exploitant une bactérie, pourrait rendre le traitement des terres rares plus propre et évolutif, contribuant ainsi à assurer un approvisionnement stable en terres rares pour les infrastructures énergétiques propres et les applications de défense aux États-Unis.
Un processus de purification plus vert
« Le problème des méthodes actuelles de purification des éléments de terres rares est qu’elles reposent fortement sur des solvants organiques et des produits chimiques agressifs », a déclaré l’auteur principal Buz Barstow, professeur adjoint de génie biologique et environnemental.
« Ces méthodes sont coûteuses et nuisibles pour l’environnement. Ici, nous avons une alternative écologique qui utilise des microbes pour adsorber et purifier sélectivement les éléments de terres rares, éliminant ainsi le besoin de produits chimiques nocifs. Nous rendons le processus de purification plus vert. »
Le microbe étudié adsorbe sélectivement – ou se fixe – sur ces éléments de terres rares, ce qui en fait un candidat idéal pour réaliser une procédure de purification respectueuse de l’environnement.
Caractérisation du génome de Shewanella oneidensis
En général, S. oneidensis préfère se nourrir des éléments du bloc f situés dans la sixième rangée du tableau périodique, appelés lanthanides. Plus précisément, le microbe a une prédilection pour l’europium.
La caractérisation du génome de S. oneidensis permet aux scientifiques de modifier sa préférence pour le traitement des autres éléments de terres rares.
Un potentiel pour un traitement plus propre et évolutif
« Ce travail a le potentiel de rendre le traitement des terres rares plus propre et évolutif », a déclaré l’auteur principal Sean Medin, doctorant dans le laboratoire de Barstow. « Actuellement, toute la purification des éléments de terres rares est effectuée à l’étranger, en raison de réglementations environnementales strictes et des coûts élevés d’infrastructure pour la construction d’une usine de séparation. Notre processus rendrait inutiles les solvants nocifs pour l’environnement. »
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« Notre processus serait potentiellement beaucoup moins gourmand en terres et en capitaux pour sa construction », a ajouté Medin, « car nos séparations pourraient être réalisées avec des colonnes remplies de bactéries immobilisées plutôt qu’avec des usines de mélangeurs-décanteurs qui s’étendent sur des kilomètres. »
En synthèse
Les chercheurs ont caractérisé le génome de la bactérie Shewanella oneidensis, qui pourrait permettre de développer une méthode de purification des terres rares plus écologique et évolutive. En exploitant la capacité de cette bactérie à adsorber sélectivement les éléments de terres rares, il serait possible de remplacer les procédés chimiques actuels par un processus de biosorption respectueux de l’environnement.
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce que la biosorption et comment peut-elle aider à traiter les terres rares ?
La biosorption est un processus écologique qui utilise des microbes pour adsorber et purifier sélectivement les éléments de terres rares, éliminant ainsi le besoin de produits chimiques nocifs. Ce processus pourrait remplacer les méthodes actuelles de traitement des terres rares, qui sont coûteuses et nuisibles pour l’environnement.
2. Quelle est la bactérie étudiée par les chercheurs de l’Université Cornell ?
Les chercheurs ont étudié la bactérie Shewanella oneidensis, qui a une affinité pour les éléments de terres rares, en particulier l’europium. Cette bactérie pourrait être utilisée pour développer une méthode de purification des terres rares plus écologique et évolutive.
3. Comment peut-elle aider à traiter d’autres éléments de terres rares ?
En caractérisant le génome de S. oneidensis, les scientifiques peuvent modifier la préférence de la bactérie pour le traitement des autres éléments de terres rares, permettant ainsi une purification plus large et plus efficace de ces éléments essentiels.
4. Quels sont les avantages potentiels du processus de biosorption ?
Le processus de biosorption serait potentiellement moins gourmand en terres et en capitaux pour sa construction, et rendrait inutiles les solvants nocifs pour l’environnement. Les séparations pourraient être réalisées avec des colonnes remplies de bactéries immobilisées plutôt qu’avec des usines de mélangeurs-décanteurs qui s’étendent sur des kilomètres.
5. Comment pourrait-elle contribuer à l’approvisionnement en terres rares ?
En développant une méthode de purification des terres rares plus écologique et évolutive, cette découverte pourrait contribuer à sécuriser l’approvisionnement en terres rares pour les infrastructures énergétiques propres et les applications de défense, en rendant le traitement des terres rares plus propre et plus durable./es
Leur recherche, intitulée « Caractérisation génomique de la liaison des terres rares par Shewanella oneidensis », a été publiée dans la revue Scientific Reports. DOI: 10.1038/s41598-023-42742-6
