Les éléments des terres rares se retrouvent dans les réserves d'eau du Colorado, entraînés par les changements climatiques, trouve une nouvelle étude publiée dans la revue Sciences et technologies de l'environnement .

Les éléments de terres rares sont des composants nécessaires de nombreux appareils informatiques et autres appareils de haute technologie, comme les téléphones portables et les disques durs. Mais il est de plus en plus reconnu qu'ils peuvent être dangereux pour l'environnement, même à de faibles niveaux de concentration.

"C'est préoccupant car leurs concentrations ne sont pas surveillées et il n'y a pas de normes de qualité de l'eau fixées pour eux, " dit l'auteur de l'étude Diane McKnight, qui est membre de l'INSTAAR et professeur d'ingénierie à l'Université du Colorado à Boulder.

L'étude est la première à examiner comment les éléments des terres rares se déplacent dans un bassin versant riche en minéraux. Il est également le premier à étudier comment le changement climatique, en modifiant le débit des cours d'eau et les processus naturels d'altération, libère plus d'éléments de terres rares dans les cours d'eau.

Diane McKnight a mené ses étudiants dans des enquêtes sur la qualité de l'eau dans le bassin versant de la rivière Snake au Colorado depuis les années 1990. Leur objectif principal a été de mesurer et d'observer le drainage rocheux acide. Dans ce processus, des roches contenant des minéraux à base de sulfure, comme la pyrite, s'oxyder lorsqu'il est exposé à l'air et à l'eau. La réaction chimique qui en résulte produit de l'acide sulfurique et des métaux dissous comme le fer, qui se jettent dans les ruisseaux. Une eau plus acide peut dissoudre davantage les métaux lourds, comme le plomb, cadmium, et du zinc, et il s'avère qu'il peut également contenir des éléments de terres rares.

"Ce qui contrôle vraiment la mobilité des éléments des terres rares, c'est le pH. L'acide le lessive littéralement des roches, " dit le premier auteur Garrett Rue, qui a obtenu une maîtrise en limnologie avec McKnight et un doctorat ultérieur. de CU Boulder.

Le drainage rocheux acide se produit naturellement dans tout l'ouest des États-Unis, avec sa géologie riche en pyrite. Mais les mines historiques qui perturbent de grandes quantités de roches et de sol amplifient considérablement le processus et provoquent une pollution de l'eau en aval.

Dans le bassin versant de la rivière Snake, les villes touchées par le drainage minier acide ont été contraintes de s'adapter à la mauvaise qualité de l'eau. Quelques anciens boomtowns miniers, comme Silverton, importer de l'eau de sources éloignées. D'autres dépendent de stations d'épuration coûteuses. Tous les poissons de la Snake River sont ensemencés, puisque l'eau est trop riche en zinc pour qu'une espèce de poisson indigène puisse survivre. Le problème est endémique à l'ouest des États-Unis, dit Rue :« Plus de quarante pour cent des sources des grandes rivières de l'Ouest sont contaminées par une forme de mine acide ou de drainage rocheux.

La Snake River a fait un bon laboratoire naturel pour étudier à la fois, étant donné que la partie du ruisseau Peru du bassin hydrographique était fortement minée, alors que l'Upper Snake River ne l'était pas. Mais Rue et McKnight ont découvert que les deux parties du bassin versant contribuent maintenant à des quantités importantes de métaux en aval, car le changement climatique a entraîné des étés plus longs et moins de neige en hiver. Plus long, les débits inférieurs facilitent la lixiviation des métaux dans le bassin versant, et concentrer les métaux qui seraient autrement dilués par la fonte des neiges.

Les mêmes processus qui signifient que davantage de métaux lourds se retrouvent dans les cours d'eau agissent également sur les éléments des terres rares. Les chercheurs ont trouvé des éléments de terres rares dans toute la rivière Snake. "Nous avons documenté une plage de concentration d'un à des centaines de microgrammes par litre - plusieurs ordres de grandeur plus élevés que la normale pour les eaux de surface - avec les concentrations les plus élevées les plus proches des sources et des zones recevant le drainage des chantiers miniers abandonnés, " dit Rue.

Ils ont également documenté que l'augmentation des éléments de terres rares dans la rivière Snake correspondait au réchauffement des températures de l'air en été, et que les éléments des terres rares s'accumulent dans les insectes vivant dans les cours d'eau à des concentrations comparables à d'autres métaux tels que le plomb et le cadmium qui se sont révélés toxiques.

"Nous commençons à comprendre qu'une fois que les éléments des terres rares pénètrent dans l'eau, ils ont tendance à y rester, " dit Rue. " Ils ne sont pas non plus éliminés par les procédés de traitement traditionnels, ce qui a des implications pour la réutilisation et a conduit certaines villes européennes à désigner les terres rares comme un contaminant émergent pour les approvisionnements en eau potable. Et étant donné que la Snake River se jette directement dans le réservoir Dillion, qui est la plus grande source d'eau stockée de Denver, cela pourrait être une préoccupation pour l'avenir."

Les chercheurs suggèrent que l'étude et l'investissement dans des technologies pour récupérer les éléments des terres rares des eaux naturelles pourraient produire des produits de valeur et aider à résoudre les problèmes associés aux roches acides et au drainage minier, qui sont sur le point de s'aggraver à mesure que le climat change.

« Les éléments des terres rares sont utilisés pour fabriquer de nombreux produits. Mais la plupart des approvisionnements proviennent de Chine. Notre gouvernement a donc cherché des sources, mais en même temps l'exploitation minière a laissé une marque indélébile sur les eaux de l'Ouest, " dit Rue. " Si nous pouvons récolter certains de ces matériaux qui entrent déjà dans notre environnement, il pourrait être intéressant de traiter cette eau et de récupérer ces matériaux en même temps. »

"Ce problème s'aggrave et nous devons y faire face, " ajoute McKnight. " Si nous pouvons résoudre le problème de manière holistique, nous pouvons avoir une ressource précieuse et aussi penser à l'adaptation au climat."