Une bactérie microscopique pourrait transformer l’industrie des terres rares

Une bactérie minuscule et laborieuse, pesant un billionième de gramme, pourrait bientôt avoir une grande influence sur le traitement des éléments de terres rares de manière écologique.

Une nouvelle étude menée par des scientifiques de l’Université Cornell démontre que la manipulation génétique de cette bactérie, Vibrio natriegens, pourrait améliorer l’efficacité de la purification des éléments présents dans les smartphones, les ordinateurs, les voitures électriques et les éoliennes. Cette avancée pourrait même stimuler les chaînes d’approvisionnement économiques mondiales.

Vibrio natriegens offre une méthode durable, appelée biosorption, pour extraire des éléments précieux et nécessaires, plutôt que d’utiliser des méthodes plus anciennes et polluantes, riches en solvants.

Une alternative aux méthodes traditionnelles

« Les méthodes thermo-chimiques traditionnelles pour séparer les lanthanides sont écologiquement désastreuses », a déclaré Buz Barstow, professeur adjoint de génie biologique et environnemental à la Faculté d’agriculture et de sciences de la vie. « Il est difficile de raffiner ces éléments. C’est pourquoi nous envoyons les éléments de terres rares à l’étranger – généralement en Chine – pour les traiter. »

Les doctorants Sean Medin et Anastacia Dressel ont dirigé la recherche pour manipuler génétiquement une souche de Vibrio natriegens afin d’augmenter sa capacité à biosorber – ou extraire – les éléments de terres rares.

Un rôle crucial dans la société moderne

Les éléments de terres rares jouent un rôle crucial dans la société moderne. Ils se trouvent dans les ordinateurs, les batteries et les technologies d’énergie propre. En début d’année 2021, la Maison Blanche a ordonné une évaluation qui a ensuite révélé une dépendance excessive à l’égard des sources étrangères et des nations adverses traitant les éléments, posant un risque pour la sécurité nationale et économique.

Vibrio natriegens – et un éventail croissant d’outils bactériens – offrent un moyen de ramener en toute sécurité le traitement des éléments de terres rares et des minéraux aux États-Unis. Par exemple, à la mine d’éléments de terres rares de Mountain Pass en Californie, près de la pointe de la frontière du Nevada, le traitement biologique pourrait ramener cette mine à une productivité domestique robuste, a déclaré Buz Barstow.

En synthèse

Cette nouvelle approche offre une chance de surpasser les méthodes thermo-chimiques. « Nous pouvons manipuler cette bactérie et d’autres, et comme nous n’avons pas besoin de purifier les protéines, nous pouvons faire fonctionner ce type de système beaucoup moins cher que les processus biologiques concurrents », a précisé le chercheur.

Il ajoute que les États-Unis n’ont plus d’expertise dans les méthodes de traitement thermo-chimiques. « Pour purifier les éléments de terres rares, nous sommes maintenant confrontés à des méthodes vertes concurrentes », a-t-il déclaré pour finir. « Nous sommes donc forcés d’innover pour sortir de ce problème. »

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que Vibrio natriegens ?

Vibrio natriegens est une bactérie qui offre une méthode durable, appelée biosorption, pour extraire des éléments précieux et nécessaires.

Qu’est-ce que la biosorption ?

La biosorption est une méthode d’extraction d’éléments précieux et nécessaires, qui est une alternative plus écologique aux méthodes plus anciennes et polluantes, riches en solvants.

Quels sont les éléments de terres rares ?

Les éléments de terres rares sont des éléments présents dans les smartphones, les ordinateurs, les voitures électriques et les éoliennes. Ils jouent un rôle crucial dans la société moderne.

Pourquoi est-il important de trouver des alternatives aux méthodes d’extraction ?

Les méthodes d’extraction traditionnelles sont souvent polluantes et dépendent de sources étrangères. Trouver des alternatives plus écologiques et locales est donc crucial pour la sécurité nationale et économique.

Quels sont les avantages de Vibrio natriegens pour l’extraction des terres rares ?

L’utilisation de Vibrio natriegens pour l’extraction des terres rares est plus écologique, moins coûteuse et pourrait permettre de ramener le traitement des éléments de terres rares et des minéraux aux États-Unis.

Références

Légende illustration principale : Des chercheurs ont modifié génétiquement la bactérie Vibrio natriegens pour l’aider à traiter les éléments des terres rares.

« Multiple Rounds of In Vivo Random Mutagenesis and Selection in Vibrio Natriegens Result in Substantial Increases in REE Binding Capacity, » Synthetic Biology, an American Chemical Society journal, Dec. 6, 2023. 10.1021/acssynbio.3c00484