Le cobalt à l'état naturel n'est pas bleu vif. Il doit être traité avec un processus appelé calcination qui expose les minéraux à des températures supérieures à 2012 degrés F. Alchemist-hp/Wikimedia Commons/CC BY-NC-ND 3.0 Le cobalt arrive à 27 sur votre tableau périodique, un élément essentiel dans les batteries rechargeables et les moteurs à réaction. En 2018, le département américain de l'Intérieur a publié une liste de 35 minéraux essentiels dont l'économie américaine ne peut pas se passer, y compris le cobalt. Le cobalt est même considéré comme un risque pour la sécurité nationale car la majeure partie est extraite dans une région d'Afrique politiquement instable et raffinée en Chine.
Apprenons-en plus sur ce métal polyvalent, d'abord prisé pour sa capacité à créer des poteries d'un bleu vif et maintenant la clé de l'avenir des voitures électriques. Nous allons commencer par un peu de folklore.
Il ya des siècles, les mineurs des montagnes Schneeberg de l'Allemagne d'aujourd'hui ont rencontré un problème. Ils ont creusé à flanc de montagne à la recherche de minerai riche en métaux, en particulier l'argent et le nickel. Mais quand ils ont essayé de fondre le minerai en ses précieux composants métalliques, une impureté a continué à gâcher le processus.
Étant le moyen âge, les mineurs ont attribué leurs problèmes de fusion à des problèmes koppels ou kopolds , un mot allemand médiéval pour "gnome" ou "gobelin". Selon la légende, les kopolds vivait dans les mines de Schneeberg et aimait faire des farces aux humains en remplaçant l'argent et le nickel de leur minerai par un minerai nauséabond qui dégageait des fumées toxiques pendant le processus de fusion. Ils ont également été blâmés pour les effondrements.
Comme pour toutes les bonnes légendes anciennes, l'histoire des gnomes avait une part de vérité. Le processus de fusion de l'argent et du nickel a été compliqué par les niveaux élevés de cobalt naturellement présents dans la roche de Schneeberg. Et un minéral appelé cobaltite contient de l'arsenic et du soufre, qui pourrait être mortelle s'il était libéré dans un puits de mine hermétique.
Cobalt, le métal élémentaire, a été isolé pour la première fois et nommé en 1735 par le chimiste suédois Georg Brandt, un critique précoce de l'alchimie et probablement pas un fan de gnomes, Soit.
Bien que le cobalt n'ait reçu son nom qu'au XVIIIe siècle, les pigments et colorants à base de cobalt sont appréciés pour leur riche teinte bleue depuis des millénaires.
Le Cobalt Institute affirme que de la poterie et du verre contenant des glaçures à base de cobalt ont été récupérés dans des tombes égyptiennes datant d'au moins 2 ans. 600 ans. Et la célèbre porcelaine bleue chinoise des dynasties Tang (600-900 de notre ère) et Ming (1350-1650 de notre ère) était également émaillée de minéraux à base de cobalt.
Un vase chinois en cobalt du début des années 1300. Imagerie mondiale/Wikipédia/CC BY-SA 3.0
Le cobalt pur est une couleur grise brillante, mais il peut être transformé en une poudre bleu vif en prenant des oxydes de cobalt et en les traitant avec un processus appelé calcination qui expose les minéraux riches en cobalt à des températures supérieures à 2, 012 degrés F (1, 100 degrés Celsius). La couleur frappante connue sous le nom de bleu de cobalt est obtenue en chauffant de l'oxyde de cobalt (Co
Une foule d'autres teintes - bleu mazarine, bleu saule, bleu-noir - peut être fabriqué en combinant de l'oxyde de cobalt avec d'autres minéraux. De petites quantités de teintes bleu cobalt sont également utilisées comme « décolorant » pour annuler les reflets jaunâtres du verre provenant de la contamination par le fer.
Le cobalt était presque exclusivement utilisé comme ingrédient dans les pigments et les peintures jusqu'au 20e siècle. En 1916, plus de 70 pour cent de tout le cobalt extrait et raffiné dans le monde, qui n'était que de 440 tonnes (400 tonnes métriques), a été utilisé comme oxydes pour les colorants, selon l'Institut du cobalt.
Les batteries lithium-ion rechargeables de votre smartphone, course tablette et véhicule électrique, au moins en partie, sur cobalt. Le cobalt est l'un des ingrédients clés, avec d'autres métaux comme le lithium, nickel et manganèse, à l'intérieur de ces recharges rapides, des batteries longue durée qui alimentent nos vies numériques. Environ 50 pour cent du cobalt produit dans le monde est utilisé pour les batteries rechargeables.
Le cobalt se trouve dans la cathode (l'électrode chargée positivement) des batteries lithium-ion. Lorsqu'une batterie lithium-ion est chargée, les ions lithium circulent de la cathode vers l'anode chargée négativement, où ils sont stockés. Lorsque la batterie est déchargée, les ions retournent à la cathode et des électrons sont libérés pour alimenter le téléphone ou le moteur électrique.
Le cobalt possède deux propriétés innées qui le rendent idéal pour les applications de batterie :stabilité thermique et haute densité énergétique. Les cathodes en cobalt ne surchauffent pas facilement et ne s'enflamment pas, qui est un problème de sécurité majeur, et ils seront également capables de stocker et de transférer plus d'énergie. Le cobalt ne se trouve pas seulement dans les cathodes des batteries lithium-ion, mais aussi dans d'autres batteries rechargeables populaires comme les batteries nickel-cadmium et nickel-hydrure métallique.
Étant donné que le cobalt représente actuellement entre 10 et 33 pour cent des cathodes rechargeables, l'industrie automobile va avoir besoin de beaucoup plus de cobalt pour alimenter l'avenir des véhicules électriques. Une analyse prédit que la demande de cobalt des seuls véhicules de tourisme quadruplera de plus de 27, 500 tonnes (25, 000 tonnes) en 2020 à plus de 110, 231 tonnes (100, 000 tonnes) d'ici 2025.
Lorsque les ingénieurs aérospatiaux ont besoin d'un matériau capable de résister à la chaleur intense à l'intérieur d'un moteur à réaction ou de fusée, ils se tournent vers les « superalliages » à base de cobalt.
Les superalliages sont des métaux hautes performances qui tirent leur nom éclatant de leur résistance extrêmement élevée à l'usure et à la chaleur. Les superalliages à base de nickel surpassent les alliages de cobalt pour la résistance aux contraintes pour des températures allant jusqu'à 1, 706 degrés F (930 degrés C). Au-delà de cette température extrême, les superalliages à base de cobalt montrent vraiment leur truc.
Le cobalt a un point de fusion plus élevé que le nickel et les superalliages de cobalt sont plus résistants à la corrosion thermique. C'est pourquoi vous trouverez des superalliages de cobalt dans les ailettes fixes des moteurs à turbine à gaz, qui subissent de plein fouet la chaleur intense générée par les moteurs à réaction sans s'user ni tomber en panne.
L'une des principales raisons pour lesquelles le cobalt a atterri sur la liste du département américain de l'Intérieur des « minéraux critiques » pour la sécurité nationale est que la moitié du cobalt mondial est extrait en République démocratique du Congo (RDC). Comme l'explique un rapport du US Geological Survey, La RDC a un piètre passé de corruption gouvernementale, les violations des droits de l'homme et les dommages environnementaux liés à l'extraction du cobalt.
Ce ne sont pas seulement des groupes de défense des droits humains comme Amnesty International qui sont préoccupés par les pratiques de travail dangereuses et contraires à l'éthique liées à l'extraction « artisanale » non réglementée du cobalt en RDC. L'instabilité politique et environnementale de la RDC signifie qu'une grande partie de la chaîne d'approvisionnement en cobalt est vulnérable aux perturbations. Si l'économie de la haute technologie repose sur un approvisionnement régulier en cobalt, largement à utiliser dans les batteries rechargeables, que les troubles en RDC pourraient ralentir la croissance économique mondiale.
Le rapport de l'USGS note également que la Chine est le principal raffineur de cobalt et l'un des plus gros bailleurs de fonds des grandes exploitations minières de cobalt en RDC. Tel qu'il est, le secteur technologique américain est extrêmement dépendant d'une source instable en RDC et d'un partenaire commercial litigieux en Chine pour son approvisionnement en cobalt. Ce qui explique le dernier fait de notre liste.
Selon les chiffres de 2015, les États-Unis ont consommé 10 pour cent du cobalt mondial tout en produisant moins de 1 pour cent de l'approvisionnement mondial en cobalt.
Le cobalt n'est pas partout, mais ce n'est pas non plus un minéral particulièrement rare - il se classe au 32e rang en abondance dans la croûte terrestre. Seules deux mines au Canada et au Maroc peuvent extraire du minerai de cobalt pur, tandis que la majorité est extraite en tant que sous-produit de l'extraction du cuivre et du nickel. L'un des gisements de cobalt les plus riches au monde se trouve dans la ceinture de cuivre d'Afrique centrale en RDC.
Les Etats Unis., cependant, n'est pas béni avec beaucoup de gisements de cobalt à haute teneur, ce qui rend plus difficile l'exploitation rentable. L'industrie minière s'est également plainte d'un processus d'autorisation lent pour permettre l'exploration minière, à la fois onshore et offshore. L'administration Trump a demandé au ministère de l'Intérieur d'accélérer le processus d'autorisation dans le but de réduire la dépendance des États-Unis à l'égard de sources étrangères de minéraux essentiels comme le cobalt.
Malgré les permis et les obstacles géologiques, il y a eu quelques progrès dans l'extraction du cobalt aux États-Unis. En 2014, la mine Eagle dans la péninsule supérieure du Michigan a commencé à extraire du nickel et du cuivre avec du cobalt et d'autres minéraux comme sous-produit. Et la première mine américaine dédiée au cobalt s'apprête à entrer en production en 2020 dans l'Idaho.
Maintenant c'est coolLe cobalt est un micronutriment essentiel dans l'alimentation animale et humaine. Les ruminants comme les vaches transforment le cobalt en cobalamine, également connue sous le nom de vitamine B12. L'aliment le plus concentré en cobalt est le chocolat !
