Sur la photo, un tas de scories à Broken Hill en Nouvelle-Galles du Sud. Le laitier est un déchet artificiel créé lors de la fusion. Crédit :Anita Parbhakar-Fox, Auteur fourni
Le mois dernier, les scientifiques ont découvert un minéral appelé Edscottite. Les minéraux sont solides, substances naturelles qui ne sont pas vivantes, comme le quartz ou l'hématite. Ce nouveau minéral a été découvert après un examen de la météorite de Wedderburn, une roche d'aspect métallique trouvée dans le centre de Victoria en 1951.
L'edscottite est faite de fer et de carbone, et s'est probablement formé au cœur d'une autre planète. C'est un "vrai" minéral, c'est-à-dire qui se produit naturellement et formé par des processus géologiques sur Terre ou dans l'espace extra-atmosphérique.
Mais alors que la météorite de Wedderburn contenait la première découverte connue d'Edscottite, d'autres nouvelles découvertes minérales ont été faites sur Terre, de substances formées à la suite d'activités humaines telles que l'exploitation minière et le traitement des minéraux. Ceux-ci sont appelés minéraux anthropiques.
Alors que les vrais minéraux constituent la majorité des environ 5, 200 minéraux connus, il y a environ 208 minéraux fabriqués par l'homme qui ont été approuvés comme minéraux par l'Association minéralogique internationale.
Certains sont faits exprès et d'autres sont des sous-produits. Dans les deux cas, la capacité de fabriquer des minéraux a de vastes implications pour l'avenir de notre population en croissance rapide.
L'alchimie des temps modernes
Le changement climatique est l'un des plus grands défis auxquels nous sommes confrontés. Alors que les gouvernements débattent de l'avenir des centrales au charbon, le dioxyde de carbone continue d'être rejeté dans l'atmosphère. Nous avons besoin de stratégies innovantes pour le capturer.
La fabrication active de minéraux tels que la nesquehonite est une approche possible. Il a des applications dans le bâtiment et la construction, et sa fabrication nécessite d'éliminer le dioxyde de carbone de l'atmosphère.
La nesquehonite se produit naturellement lorsque les roches magnésiennes se décomposent lentement. Il a été identifié à la mine de Paddy's River dans le Territoire de la capitale australienne et à des endroits en Nouvelle-Galles du Sud.
Mais les scientifiques ont découvert qu'il peut également être fabriqué en faisant passer du dioxyde de carbone dans une solution alcaline et en le faisant réagir avec du chlorure de magnésium ou du carbonate/bicarbonate de sodium.
Il s'agit d'un domaine de recherche en pleine expansion.
D'autres minéraux synthétiques tels que l'hydrotalcite sont produits lorsque les résidus d'amiante absorbent passivement le dioxyde de carbone atmosphérique, découvert par des scientifiques de la mine d'amiante de Woodsreef en Nouvelle-Galles du Sud.
On pourrait dire que c'est une sorte d'"alchimie des temps modernes" qui, si on en profite, pourrait être un moyen efficace d'aspirer le dioxyde de carbone de l'air à grande échelle.
Il s'agit d'une image rétrodiffusée au microscope électronique d'un laitier historique collecté dans une mine de Rio Tinto en Espagne. Crédit :Anita Parbhakar-Fox à l'Université de Tasmanie (UTAS)
Répondre aux exigences de la société en matière de métal
L'exploitation minière et le traitement des minéraux sont conçus pour récupérer les métaux du minerai, qui est une occurrence naturelle de roche ou de sédiments contenant suffisamment de minéraux avec des éléments économiquement importants. Mais grâce à l'exploitation minière et au traitement des minéraux, de nouveaux minéraux peuvent également être créés.
La fonte est utilisée pour produire une gamme de produits tels que le plomb, zinc et cuivre, en chauffant le minerai à haute température pour produire des métaux purs.
Le processus produit également un déchet semblable à du verre appelé laitier, qui se dépose sous forme de liquide fondu, ressemblant à de la lave.
Une fois refroidi, les similitudes texturales et minéralogiques entre la lave et le laitier sont limpides.
Une inspection à micro-échelle montre que les minéraux fabriqués par l'homme dans les scories ont une capacité unique à accueillir des métaux dans leur réseau cristallin, ce qui ne serait pas possible dans la nature.
Cela signifie que la récupération des métaux des déchets miniers (une ressource secondaire potentielle) pourrait être un moyen efficace de compléter les demandes croissantes de métaux de la société. Le défi réside dans le développement de processus rentables.
Des bijoux éthiques
Nos connaissances croissantes sur la façon de fabriquer des minéraux peuvent également avoir un impact majeur sur l'industrie croissante de la fabrication de gemmes synthétiques.
En 2010, le monde a été émerveillé par la bague de fiançailles offerte à la duchesse de Cambridge Kate Middleton, d'une valeur d'environ 300 £, 000 (558 $AUD, 429).
La bague a un saphir bleu de 12 carats, entouré de 14 diamants solitaires, avec une monture en or blanc 18 carats.
Des répliques de celui-ci ont été acquises par des personnes du monde entier, mais pour seulement une fraction du prix. Comment?
Les diamants synthétiques ont essentiellement la même composition chimique, structure cristalline et propriétés physiques comme les diamants naturels. Crédit :Instytut Fizyki Uniwersytet Kazimierza Wielkiego
En 1837, Marc Antoine Gardin a démontré que les saphirs (appelés minéralogiquement corindon ou oxyde d'aluminium) peuvent être répliqués en faisant réagir des métaux avec d'autres substances comme le chrome ou l'acide borique. Cela produit une gamme de pierres colorées apparemment identiques.
A l'examen attentif, certaines propriétés peuvent varier comme la présence de défauts et de bulles d'air et la dureté de la pierre. Mais seul un gemmologue ou un passionné de pierres précieuses le remarquerait probablement.
Les diamants peuvent également être fabriqués synthétiquement, soit par une haute pression, haute température, ou procédé de dépôt chimique en phase vapeur.
La création de pierres précieuses synthétiques est de plus en plus importante car les pierres naturelles deviennent de plus en plus difficiles et coûteuses à se procurer. Dans certains pays, les droits des mineurs sont également violés et cela pose des problèmes éthiques.
Applications médicales et industrielles
Les gemmes synthétiques ont aussi des applications industrielles. Ils peuvent être utilisés dans la fabrication de fenêtres, circuits semi-conducteurs et outils de coupe.
Un exemple de minéral entièrement fabriqué est ce qu'on appelle le grenat d'aluminium et d'yttrium (ou YAG) qui peut être utilisé comme laser.
En médecine, ces lasers sont utilisés pour corriger le glaucome. En chirurgie dentaire, ils permettent de couper les gencives molles et les tissus.
La décision de développer de nouveaux minéraux soutiendra également les technologies permettant l'exploration de l'espace lointain grâce à la création de « matériaux quantiques ».
Les matériaux quantiques ont des propriétés uniques et nous aideront à créer une nouvelle génération de produits électroniques, ce qui pourrait avoir un impact significatif sur les technologies du voyage spatial. Peut-être que cela nous permettra de visiter un jour le lieu de naissance d'Edscottite ?
Dans les décennies à venir, le nombre de minéraux fabriqués par l'homme est appelé à augmenter. Et comme il le fait, il en va de même pour la possibilité de leur trouver de nouvelles utilisations.
En élargissant notre capacité à fabriquer des minéraux, nous pourrions réduire la pression sur les ressources existantes et trouver de nouvelles façons de relever les défis mondiaux.
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article original. 
