Dans une initiative qui pourrait changer la donne pour l’industrie des terres rares, Caldera Holding, propriétaire et développeur de la mine de fer de Pea Ridge dans le Missouri (USA), a conclu un accord de licence de recherche et développement non exclusif avec le Oak Ridge National Laboratory (ORNL).
L’objectif est d’appliquer une technique d’extraction par solvant membranaire, ou MSX, développée par les chercheurs de l’ORNL aux minerais extraits.
Les terres rares sont un groupe de 17 éléments de lanthanides utilisés dans plusieurs technologies essentielles à la compétitivité économique mondiale, comme les dispositifs électroniques, les éoliennes, les moteurs de véhicules électriques, l’imagerie médicale, l’optique et les systèmes de défense avancés.
Les terres rares séparées sont des constituants essentiels des aimants à base de néodyme – également connus sous le nom de NdFeB – utilisés dans les aimants permanents qui fonctionnent dans des conditions extrêmes. Les terres rares lourdes, dont le terbium, le dysprosium et l’holmium, sont nécessaires pour les moteurs de véhicules électriques et les systèmes de défense avancés, mais doivent actuellement être obtenus auprès de fournisseurs étrangers.
L’importance de développer une offre domestique de terres rares
« Développer une offre domestique de ces éléments est essentiel pour une gamme de technologies d’énergie propre et de sécurité nationale », a expliqué Cynthia Jenks, directrice de laboratoire associée pour les sciences physiques. « L’ORNL se concentre sur l’expansion de l’offre grâce au développement de technologies innovantes. »
Comparé à d’autres méthodes de séparation traditionnelles telles que l’hydrométallurgie et la séparation chimique, le processus MSX est plus efficace, utilisant beaucoup moins d’énergie, de main-d’œuvre et de solvants chimiques et peut être appliqué à une variété d’efforts de récupération de matériaux critiques.
Le système MSX contient des fibres creuses poreuses avec un extractant neutre qui fonctionne comme un «agent de circulation» chimique ; créant une barrière sélective et ne laissant passer que les terres rares. La solution riche en terres rares collectée peut ensuite être traitée pour produire des oxydes de terres rares avec des puretés dépassant 99,5%.
La mine de Pea Ridge : une source domestique de terres rares
« La mine de fer de Pea Ridge est la seule source domestique entièrement autorisée pour les terres rares lourdes essentielles pour les aimants de néodyme à haute température de fonctionnement, à haute valeur », a précisé Jim Kennedy, président de Caldera. « La mine Caldera a trois dépôts de terres rares distincts, ouverts en profondeur, contenant 700 000 tonnes de terres rares et des niveaux significatifs de praséodyme, de néodyme, de terbium, de dysprosium, d’holmium et d’autres terres rares lourdes. »
« Caldera cherche à intégrer la technologie de l’ORNL dans une chaîne de valeur intégrée domestique, pour produire des aimants de néodyme », a t-il ajouté.
La technologie MSX peut séparer les terres rares d’autres dépôts minéraux, mais permet également de séparer les éléments légers et lourds. Syed Islam a noté que la mine de Pea Ridge est parmi les premières en Amérique à avoir montré qu’elle avait du dysprosium et en quantité relativement élevée dans la composition du minerai.
Une opportunité tant attendue pour les chercheurs
Pour Ramesh Bhave et Syed Islam, les deux co-inventeurs du procédé, la licence à Caldera offre une opportunité tant attendue.
« Nous cherchons cela depuis longtemps, depuis que nous avons commencé à travailler dans le domaine des matériaux critiques et des terres rares il y a plus de 10 ans », a indiqué Ramesh Bhave. « Nous avons toujours voulu tester notre méthode sur une source minière. »
Syed Islam a déclaré pour sa part : « Pour moi, en tant que jeune scientifique, ce genre d’impact dépasse la publication – voir que ce que nous faisons peut faire une différence dans la communauté scientifique pour rendre le monde meilleur, plus propre et plus sûr pour nous-mêmes et pour la prochaine génération. »
L’équipe prévoit de poursuivre la relation de recherche, qui comprend une démonstration de la technologie.
En synthèse
La collaboration entre Caldera Holding et Oak Ridge National Laboratory pourrait marquer un tournant dans l’industrie des terres rares. L’application de la technologie MSX à l’extraction de minerais pourrait permettre une extraction plus efficace et moins énergivore des terres rares. Cela pourrait également contribuer à réduire la dépendance des États-Unis à l’égard des fournisseurs étrangers pour ces éléments essentiels à de nombreuses technologies modernes.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la technologie MSX ?
La technologie MSX est une technique d’extraction par solvant membranaire développée par les chercheurs de l’Oak Ridge National Laboratory. Elle permet une extraction plus efficace des terres rares à partir de minerais mixtes.
Pourquoi les terres rares sont-elles importantes ?
Les terres rares sont utilisées dans de nombreuses technologies essentielles à la compétitivité économique mondiale, y compris les dispositifs électroniques, les éoliennes, les moteurs de véhicules électriques, l’imagerie médicale, l’optique et les systèmes de défense avancés.
Qu’est-ce que la mine de Pea Ridge ?
La mine de Pea Ridge, située dans le Missouri, est la seule source domestique entièrement autorisée de terres rares lourdes aux États-Unis. Elle est détenue et exploitée par Caldera Holding.
Quels sont les avantages de la technologie MSX ?
La technologie MSX est plus efficace que les autres méthodes d’extraction traditionnelles, utilisant moins d’énergie, de main-d’œuvre et de solvants chimiques. Elle peut également être appliquée à une variété d’efforts de récupération de matériaux critiques.
Quels sont les plans futurs pour la technologie MSX ?
Caldera Holding prévoit d’intégrer la technologie MSX dans une chaîne de valeur intégrée domestique pour produire des aimants de néodyme. L’équipe de recherche prévoit également de poursuivre la relation de recherche, qui comprend une démonstration de la technologie.
Références
Légende illustration principale : Syed Islam a co-inventé un procédé permettant de récupérer les éléments des terres rares à partir d’aimants usagés. Dans le cadre d’un nouvel accord de licence, Islam et son collègue Ramesh Bhave appliqueront leur technologie aux minerais extraits. Crédit : Carlos Jones/ORNL, U.S. Dept. of Energy
La technologie MSX a été développée à l’ORNL par des chercheurs du Critical Materials Innovation Hub (CMI) du Département de l’énergie, dirigé par le Ames National Laboratory. Les inventeurs, Ramesh Bhave et Syed Islam de la division des sciences chimiques de l’ORNL, sont cités dans 26 inventions et cinq licences actives liées à la récupération des terres rares.
