Un nouveau procédé de lixiviation biochimique a été développé qui utilise des tiges de maïs comme matière première, et récupère les métaux précieux des terres rares à partir des déchets électroniques.

Ce n'est pas nouveau pour l'Iowan que le maïs et ses sous-produits peuvent être utilisés pour des applications de haute technologie allant des bioplastiques à l'éthanol. L'utilisation de tiges de maïs pour ce qui est essentiellement un processus d'exploitation minière peut sembler exagérée, même pour l'Iowa – le plus grand producteur de maïs au monde – mais le nouveau processus utilise effectivement les tiges comme ingrédient clé. La recherche a été dirigée par le Critical Materials Institute (CMI) du département américain de l'Énergie, dont le siège est au laboratoire Ames sur le campus de l'Iowa State University, et réalisée par des scientifiques des laboratoires nationaux de l'Idaho et Lawrence Livermore, et l'Université Purdue.

David Reed, Yoshiko Fujita, et Vicki Thompson sont originaires du département de traitement biologique et chimique du laboratoire national de l'Idaho, et sont chercheurs pour le Critical Materials Institute. Ils font partie d'une équipe CMI dont le travail est consacré à trouver un moyen de résoudre un problème croissant d'approvisionnement environnemental et de fabrication - la quantité toujours croissante de déchets électroniques, comme les téléphones portables et les disques durs mis au rebut, et le potentiel de récupération et de recyclage des métaux des terres rares à forte demande pour être réutilisés dans la fabrication.

L'hydrométallurgie est un procédé chimique liquide utilisé pour extraire les métaux des minerais, recyclé, ou des matières résiduelles. Mais les méthodes de lixiviation traditionnelles déjà utilisées par l'industrie minière ne sont pas un bon choix pour les méthodes de recyclage et de récupération pour un certain nombre de raisons, dit Thompson, qui est Distinguished Staff Engineer à l'INL.

"Ils sont généralement à base d'acide sulfurique, ce qui constitue un danger pour l'environnement, et utiliser la chaleur et la pression, ce qui les rend coûteux, " a-t-elle déclaré. " D'un point de vue environnemental et économique, nous devions trouver un processus plus efficace."

Ils l'ont trouvé en capitalisant sur les capacités d'une souche de bactérie Gluconobacter, un microbe producteur d'acide.

"Ils ont évolué sur des milliards d'années, " a déclaré Thompson. " Ils n'étaient pas destinés à ce travail, mais ils font un sacré bon travail. " Les acides organiques qui en résultent sont l'un des ingrédients actifs pour dissoudre et extraire les métaux des terres rares des déchets. Mais les bactéries ont peu faim des choses, et comme leur nom l'indique, ils aiment les trucs sucrés-glucose, ou du sucre.

"Ils prospèrent dans un environnement riche en sucre. Ils aiment les sucres simples qui sont faciles à manger, facile à décomposer, tout comme nous aimons les Twinkies et les beignets, " dit Reed, le chercheur principal qui dirige la recherche. "Mais le glucose raffiné représente 44% des dépenses de cette méthode de récupération, nous avons donc commencé à chercher des alternatives à moindre coût. »

Fujita, qui est le scientifique principal des efforts de recherche du CMI sur la durabilité environnementale, a déclaré que le groupe s'est tourné vers l'enquête sur les flux de déchets agricoles tels que les pelures de pommes de terre et l'eau de traitement des pommes (locales pour les scientifiques et abondantes dans l'Idaho) et les tiges de maïs (locales au siège de CMI dans l'Iowa) pour les convertir en sucres de base nécessaires pour nourrir les bactéries des mines de métaux . La tige de maïs était le gagnant, étant relativement facile à convertir en sucres utilisables, et des coûts compétitifs pour une commercialisation à plus grande échelle.

"CMI sait qu'il doit inventer des solutions aux défis des matériaux critiques qui sont économiquement et écologiquement durables, " a déclaré le directeur du CMI Alex King. " Dans ce cas, atteindre ces objectifs nationaux peut également profiter aux agriculteurs de l'Iowa."