Une nouvelle façon de traiter le drainage minier acide (DMA) pourrait aider à transformer le problème de la pollution de l'environnement en une source nationale importante des éléments essentiels des terres rares nécessaires à la production de technologies allant des téléphones intelligents aux avions de combat, selon les scientifiques de Penn State.

« Le drainage minier acide est une préoccupation environnementale importante depuis de nombreuses décennies, " a déclaré Mohammad Rezaee, professeur adjoint de génie minier au College of Earth and Mineral Sciences de Penn State. "Cette recherche montre que nous pouvons modifier les processus de traitement existants d'une manière qui répond non seulement aux préoccupations environnementales, mais en même temps récupère des éléments précieux et diminue réellement le coût du traitement."

Une équipe de scientifiques de Penn State a développé un processus de traitement en deux étapes qui leur a permis de récupérer des concentrations plus élevées d'éléments des terres rares en utilisant de plus petites quantités de produits chimiques qu'auparavant. disaient les scientifiques.

« Cette technique représente un moyen efficace, méthode peu coûteuse et respectueuse de l'environnement pour extraire ces minéraux précieux qui sont utilisés dans une grande variété de produits de consommation et industriels, " dit Sarma Pisupati, professeur d'ingénierie énergétique et minérale et directeur du Center for Critical Minerals à Penn State.

Les éléments des terres rares sont un groupe de 17 minéraux largement utilisés dans les technologies de pointe et désignés par les États-Unis comme essentiels à la sécurité économique et nationale du pays. Les États-Unis importent actuellement près de 100 % de ces matériaux, avec la Chine produisant environ 85% de l'approvisionnement mondial.

L'AMD provenant des exploitations minières de charbon dans les Appalaches représente une source nationale prometteuse d'éléments de terres rares car elle contient souvent des concentrations élevées de minéraux, et parce qu'il est déjà collecté et traité pour des raisons environnementales, disaient les scientifiques.

"Nous encourons actuellement des coûts uniquement pour traiter l'eau, et dans de nombreux cas, nous ne collectons même pas tous ces minéraux, " a déclaré Pisupati. " Maintenant, nous sommes en mesure de transformer ce qui était considéré comme un déchet en une ressource précieuse. "

La DMLA se produit lorsque la pyrite (sulfure de fer) déterrée par l'activité minière interagit avec l'eau et l'air, puis s'oxyde, créer de l'acide sulfurique. L'acide décompose alors les roches environnantes, provoquant la dissolution des métaux toxiques dans l'eau, disaient les scientifiques.

Les méthodes de traitement traditionnelles impliquent la collecte de la DMA dans des bassins de rétention et l'ajout de produits chimiques pour neutraliser le pH, un indicateur de l'acidité ou de la base d'une substance. Cela provoque la précipitation des métaux dissous, ou former des solides, et se déposent hors de l'eau. Jusqu'à 70 % des terres rares peuvent être extraites sous forme de boues grâce à ce procédé, et le reste est rejeté avec l'eau traitée, selon les chercheurs.

Les scientifiques ont découvert qu'ils pouvaient extraire une concentration plus élevée d'éléments des terres rares et d'autres minéraux essentiels en ajoutant du dioxyde de carbone à l'AMD, puis en l'amenant à un pH neutre de 7, l'objectif de remédiation environnementale, en deux étapes distinctes.

En utilisant cette méthode, 90% de l'aluminium a été récupéré à un pH de 5 et 85% des éléments des terres rares ont été récupérés à pH 7, les scientifiques ont rapporté dans Revue de génie chimique .

L'ajout de dioxyde de carbone à AMD produit des réactions chimiques qui entraînent la formation de minéraux solides appelés carbonites, disaient les scientifiques. Les éléments des terres rares se lient aux carbonites supplémentaires et précipitent hors de l'eau à des valeurs de pH plus basses.

Le processus, appelé minéralisation du dioxyde de carbone, est une technologie émergente utilisée pour éliminer l'excès de dioxyde de carbone de l'atmosphère. Cette étude représente la première fois qu'elle a été utilisée pour récupérer de grandes concentrations d'éléments de terres rares d'AMD, disaient les scientifiques.

Récupérer la même concentration d'éléments de terres rares de la DMLA à l'aide de méthodes de traitement traditionnelles nécessiterait l'ajout de produits chimiques supplémentaires pour augmenter le pH au-delà de 7. Les scientifiques ont déclaré qu'en réduisant les coûts de récupération, la nouvelle méthode de traitement pourrait rendre le marché intérieur des terres rares plus compétitif.

« Avec une simple modification des procédés de traitement existants, l'industrie pourrait utiliser moins de produits chimiques et tirer plus de valeur des déchets AMD, " a déclaré Rezaee. " C'est la beauté de cette recherche. "