Les molécules organiques solubles dans l'eau et dans l'huile séparent efficacement les différents éléments de la série des lanthanides du tableau périodique. Crédit : Adam Malin (avec les contributions de Santa Jansone-Popova et Alexander Ivanov), Oak Ridge National Laboratory
Les scientifiques ont développé une méthode innovante pour séparer les lanthanides, essentiels aux technologies énergétiques propres, en combinant des substances qui attirent des éléments plus légers ou plus lourds. Ce processus promet de réduire l’impact environnemental et le coût de l’extraction des éléments des terres rares, améliorant ainsi l’efficacité et l’évolutivité des applications industrielles.
Lanthanides et énergie propre
Les métaux appelés lanthanides possèdent des propriétés précieuses pour les technologies énergétiques propres telles que les véhicules électriques et les éoliennes, ainsi que pour de nombreuses autres applications. Ces éléments comprennent plusieurs matériaux critiques. Dans la nature, les lanthanides se trouvent souvent mélangés. L'industrie doit les séparer pour profiter de leurs propriétés individuelles. Mais les approches conventionnelles de cette séparation prennent du temps, sont coûteuses et génèrent des déchets. Les scientifiques ont développé une nouvelle méthode efficace qui peut être adaptée pour sélectionner des lanthanides spécifiques. La technique combine deux substances. L’un aime l’eau et attrape les lanthanides plus légers, tandis que l’autre préfère le pétrole et attrape les lanthanides plus lourds.
Innovations dans les techniques de séparation
Mélanger un composé qui aime le pétrole et un composé qui aime l’eau pour extraire des éléments précieux spécifiques d’un mélange chimique est réalisable à l’échelle industrielle. À plus grande échelle, le processus permettrait d’utiliser des équipements plus petits, moins d’utilisation de produits chimiques et moins de production de déchets. Cela rendrait le nouveau procédé plus efficace et plus respectueux de l'environnement que les méthodes conventionnelles.
Percée dans le traitement des matériaux de terres rares
L’aspect le plus difficile et le plus coûteux de la fabrication de matériaux de terres rares pures – les 14 lanthanides ainsi que l’yttrium et le scandium – pour les technologies d’énergie propre est la séparation des éléments de terres rares individuels les uns des autres. Les scientifiques du laboratoire national d'Oak Ridge ont combiné deux types de substances organiques : l'une qui aime l'eau et l'autre qui aime l'huile. Ces substances organiques ont des préférences pour différents éléments des terres rares. Par exemple, l’un interagit fortement avec les éléments de terres rares les plus légers, tandis que l’autre préfère les plus lourds.
Les scientifiques ont testé cette technique en utilisant deux liquides différents qui ne se mélangent pas : l’huile et l’eau. Dans l'eau, ils ont dissous la substance qui aime l'eau ; dans l'huile, ils ont ajouté celui qui aime l'huile. Ils ont constaté que l’approche à deux substances permettait de mieux séparer les éléments des terres rares les plus légers et les plus lourds que la méthode à une substance appliquée précédemment. Ils ont utilisé diverses méthodes pour étudier l’interaction de ces produits chimiques organiques et des éléments des terres rares. Le résultat a été des informations précieuses sur le fonctionnement du processus et des idées sur la manière dont le système de séparation pourrait être encore amélioré.
