Le biomining est le genre de technique promise par la science-fiction :un vaste réservoir rempli de micro-organismes qui lixivent le métal du minerai, vieux téléphones portables et disques durs.

Ça a l'air futuriste, mais il est actuellement utilisé pour produire environ 5 % de l'or mondial et 20 % du cuivre mondial. Il est également utilisé dans une moindre mesure pour extraire le nickel, zinc, éléments de cobalt et de terres rares. Mais peut-être que son potentiel le plus excitant est l'extraction d'éléments de terres rares, qui sont cruciaux dans tout, des téléphones mobiles à la technologie des énergies renouvelables.

La mine Mary Kathleen, une mine d'uranium épuisée dans le nord-ouest du Queensland, contient environ 4 milliards de dollars australiens d'éléments de terres rares. La biomine offre une option rentable et respectueuse de l'environnement pour l'éliminer.

La biomine est si polyvalente qu'elle peut être utilisée sur d'autres corps planétaires. Des études de biolixiviation sur la station spatiale internationale ont montré que des micro-organismes provenant d'environnements extrêmes sur Terre peuvent lixivier une grande variété de minéraux et de métaux importants des roches lorsqu'ils sont exposés au froid, Chauffer, rayonnement et vide de l'espace.

Certains scientifiques pensent même que nous ne pouvons pas coloniser d'autres planètes sans l'aide des technologies de biomining.

Comment ça marche?

La biomine a lieu dans de grandes, fermé, réacteurs à cuve agitée (bioréacteurs). Ces appareils contiennent généralement de l'eau, micro-organismes (bactéries, archée, ou des champignons), minerai, et une source d'énergie pour les microbes.

La source d'énergie requise dépend du microbe spécifique nécessaire pour le travail. Par exemple, l'or et le cuivre sont biologiquement « lessivés » des minerais sulfurés à l'aide de micro-organismes qui peuvent tirer leur énergie de sources inorganiques, via l'oxydation du soufre et du fer.

Cependant, les éléments de terres rares sont biolixiviés à partir de minerais non sulfurés à l'aide de micro-organismes qui nécessitent une source de carbone organique, car ces minerais ne contiennent pas de source d'énergie utilisable. Dans ce cas, des sucres sont ajoutés pour permettre aux microbes de se développer.

Tous les organismes vivants ont besoin de métaux pour effectuer des réactions enzymatiques basiques. Les humains tirent leurs métaux des concentrations de traces dans leur nourriture. Microbes, cependant, obtenir des métaux en les dissolvant des minéraux de leur environnement. Pour ce faire, ils produisent des acides organiques et des composés liant les métaux. Les scientifiques exploitent ces caractéristiques en mélangeant des microbes en solution avec des minerais et en collectant le métal lorsqu'il flotte vers le haut.

La température, sucres, la vitesse à laquelle la cuve est agitée, acidité, les niveaux de dioxyde de carbone et d'oxygène doivent tous être surveillés et ajustés pour fournir des conditions de travail optimales

Les avantages de la biomine

Les méthodes minières traditionnelles nécessitent des produits chimiques agressifs, beaucoup d'énergie et produisent de nombreux polluants. En revanche, la biomine utilise peu d'énergie et produit peu de sous-produits microbiens tels que des acides organiques et des gaz.

Parce que c'est bon marché et simple, la biomine peut exploiter efficacement des sources de métaux à faible teneur (comme les résidus miniers) qui seraient autrement non rentables avec les méthodes traditionnelles.

Des pays se tournent de plus en plus vers la biomine comme la Finlande, Chili et Ouganda. Le Chili a épuisé une grande partie de ses minerais riches en cuivre et utilise maintenant la biomine, tandis que l'Ouganda extrait du cobalt des résidus miniers de cuivre depuis plus d'une décennie.

Pourquoi avons-nous besoin d'éléments de terres rares?

Les éléments des terres rares comprennent le groupe des 15 lanthanides près du bas du tableau périodique, plus scandium et yttrium. Ils sont largement utilisés dans à peu près tous les appareils électroniques et sont de plus en plus recherchés par les industries des véhicules électriques et des énergies renouvelables.

Les propriétés atomiques uniques de ces éléments les rendent utiles comme aimants et luminophores. Ils sont utilisés comme puissants aimants légers dans les véhicules électriques, éoliennes, disques durs, équipements médicaux et comme phosphores dans l'éclairage écoénergétique et dans les LED des téléphones portables, téléviseurs et ordinateurs portables.

Malgré leur nom, les terres rares ne sont pas rares et certains sont en fait plus abondants que le cuivre, nickel et plomb dans la croûte terrestre. Cependant, contrairement à ces métaux primaires qui forment des minerais (un minéral ou une roche d'origine naturelle dont une substance utile peut être facilement extraite), les éléments des terres rares sont largement dispersés. Ainsi, pour être économiquement viables, ils sont généralement extraits en tant que produits secondaires aux côtés de métaux primaires tels que le fer et le cuivre.

Plus de 90 % des éléments de terres rares dans le monde proviennent de Chine où les monopoles de production, les restrictions commerciales et l'exploitation minière illégale ont fait fluctuer considérablement les prix au fil des ans.

Rapports du Département américain de l'énergie, Union européenne, et la commission du renseignement américaine ont étiqueté plusieurs éléments de terres rares comme matériaux critiques, en fonction de leur importance pour l'énergie propre, risque d'approvisionnement élevé, et le manque de substituts.

Ces rapports encouragent la recherche et le développement de méthodes minières alternatives telles que la biomine en tant que stratégie d'atténuation potentielle.

Tenant compte de ces appels, laboratoires à Curtin, et les universités de Berkeley ont utilisé des micro-organismes pour dissoudre des minéraux communs contenant des éléments de terres rares. Ces études à l'échelle pilote ont montré des résultats prometteurs, avec des taux d'extraction se rapprochant de ceux des méthodes d'extraction conventionnelles.

Parce que la plupart des appareils électroniques ont une durée de vie notoirement courte et une faible recyclabilité, des laboratoires expérimentent la biomine « urbaine ». Par exemple, des études de biolixiviation ont permis d'extraire des éléments de terres rares de la poudre de phosphore tapissant les globes fluorescents, et l'utilisation de micro-organismes pour recycler les éléments des terres rares des déchets électroniques tels que les aimants des disques durs.

Les éléments des terres rares sont essentiels pour l'avenir de notre technologie. La biomine offre un moyen d'obtenir ces précieuses ressources d'une manière à la fois écologiquement durable et économiquement faisable.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.