La technologie moderne repose sur un ensemble de 17 éléments au pied du tableau périodique. Connues sous le nom de terres rares (ER), beaucoup de ces métaux sont hautement magnétiques, et trouver une utilisation en informatique, énergie verte et autres technologies. Cependant, en raison de la hausse des prix, les questions juridiques et la difficulté de l'exploitation minière, la sécurisation de leur approvisionnement est un enjeu scientifique et politique majeur.

Plusieurs RE, tels que l'yttrium (Y) et l'europium (Eu), sont utilisés comme phosphores dans les lampes fluorescentes (FL). Ces lampes remplacent de plus en plus les éclairages incandescents traditionnels, mais ont une durée de vie limitée. Les FL en fin de vie sont donc une source potentiellement énorme d'ER - un exemple d'« exploitation minière technosphérique » - mais des processus durs et polluants sont nécessaires pour extraire réellement ces métaux des phosphores usés. Maintenant, une équipe dirigée par l'Université de Kanazawa au Japon a développé une méthode plus propre.

Comme indiqué dans La gestion des déchets , au lieu d'utiliser des extractants acides pour dissoudre les ER piégées dans les lampes usées, l'équipe de Kanazawa s'est tournée vers la chimie des chélateurs. Les chélateurs - composés organiques contenant des éléments tels que N ou O - se lient aux métaux par le don d'électrons. Cela leur permet de lessiver doucement les ER de la masse solide d'un phosphore épuisé, sans avoir besoin d'acides forts.

"Un type idéal de composé chélateur est connu sous le nom d'amino-polycarboxylates, " explique Ryuta Murase, co-auteur de l'étude. "Ceux-ci sont déjà utilisés pour éliminer les métaux toxiques des déchets solides. Nous avons découvert qu'ils étaient également très efficaces pour extraire les ER des luminophores usés, en particulier l'yttrium et le lanthane, qui sont utilisés dans les luminophores rouges plus réactifs chimiquement. La meilleure performance a été celle du chélateur EDTA, probablement parce qu'il forme les complexes les plus forts avec les métaux."

Pour renforcer le taux d'extraction, l'équipe a ajouté un deuxième ingrédient à leur procédé :l'énergie mécano-chimique. Broyage planétaire à billes—broyage d'un solide en fines particules entre des couches de petites, balles dures dans une chambre rotative - s'est avérée augmenter le rendement des ER lorsqu'elles sont effectuées pendant le traitement par chélateur. Ceci est dû au fait, une fois broyé, la plus grande surface des phosphores pulvérisés a permis un accès plus facile aux métaux lixiviables à l'intérieur.

"Nous avons travaillé dur pour optimiser le processus dans les moindres détails, y compris la température, pH, vitesse de fraisage, taille de balle, et d'autres facteurs, " dit l'auteur correspondant Hiroshi Hasegawa. " Nos efforts ont payé, et les métaux RE les plus importants sur le plan économique ont été lixiviés à partir de lampes usées avec des taux de récupération de 53 % à 84 %. Le recyclage des ER sera vital pour une technologie durable, et nous espérons montrer que cela peut être fait proprement et efficacement."