Le germanium et le gallium sont deux métaux d'une grande importance pour les hautes technologies modernes. Les deux sont des matières premières importantes pour l'industrie des semi-conducteurs, pour les câbles à fibres optiques et pour le photovoltaïque. Ce sont donc des composantes essentielles pour façonner l'électromobilité et la transition énergétique. À l'aide de nouvelles méthodes d'analyse, le groupe de recherche dirigé par Michael Bau, professeur de géochimie à l'Université Jacobs de Brême, a étudié la distribution du germanium et du gallium dans les croûtes de fer et de manganèse des profondeurs marines. Les résultats ont maintenant été publiés dans Chemical Geology .

En 2020, 66 % de la production mondiale de germanium provenait de Chine; pour le gallium, la domination du marché chinois est encore plus grande à 97 %. En raison de cette dépendance et des risques associés à l'approvisionnement en matières premières, le gouvernement américain et l'Union européenne ont inclus ces métaux dans leurs listes de matières premières critiques. De nombreux efforts sont déployés pour rechercher des gisements dans le monde entier, d'autant plus que la demande pour ces métaux devrait augmenter considérablement dans les années à venir. Mais la recherche de matières premières s'avère difficile et les gisements non conventionnels sont également à l'honneur.

Une façon de sécuriser l'approvisionnement mondial en matières premières critiques pourrait être l'exploitation minière en haute mer. Bien qu'il soit controversé en raison de ses effets peu clairs sur l'environnement, il pourrait fournir de grandes quantités des nombreux métaux sans lesquels, par exemple, les objectifs de politique climatique tels que la transition énergétique ne peuvent être atteints. Le recyclage n'est pas encore une solution pour les matières premières critiques dans un avenir prévisible, car ces métaux n'ont pas encore été utilisés en grande quantité.

Le groupe de recherche CritMET:Critical Metals for Enabling Technologies, qui fait partie du programme d'études Earth and Environmental Science and Technology de l'Université Jacobs, étudie à la fois les sources potentielles de matières premières et le comportement environnemental des matières premières critiques telles que les terres rares, le germanium, et le gallium. L'étude maintenant publiée résume les résultats de recherche du groupe autour de Katharina Schier et David Ernst, des professeurs Michael Bau et Dieter Garbe-Schönberg, et des partenaires de coopération nationaux et internationaux.

Les croûtes de fer et de manganèse étudiées se forment très lentement sur les fonds marins profonds. Dans le processus, ils piègent et accumulent une variété de métaux dissous dans l'eau de mer. Grâce à de nouvelles méthodes d'analyse, le groupe de travail a réussi à déterminer de manière fiable les concentrations de gallium et de germanium dans ces encroûtements. Les résultats sont d'une grande importance pour la recherche géochimique fondamentale, car ils aident à mieux comprendre le transport des métaux des masses terrestres vers les océans.

Pour la recherche appliquée, en revanche, elles sont plutôt décevantes :les teneurs en gallium et en germanium sont trop faibles pour faire des croûtes une source de matières premières pour ces métaux dans un avenir prévisible. Mais les résultats ont aussi un côté positif car les chercheurs ont pu montrer avec quelle efficacité le gallium et le germanium se fixent sur les oxydes de fer et qu'ils peuvent ainsi être efficacement éliminés de l'eau et donc de l'environnement. Étant donné que tous les métaux critiques sont rejetés dans l'environnement, et donc dans les rivières, les lacs et les eaux souterraines, en quantités toujours croissantes en raison de leur utilisation industrielle de plus en plus importante, les procédés pour empêcher cela ou pour nettoyer l'eau sont cruciaux. L'utilisation d'oxydes de fer peut être une solution assez simple et peu coûteuse pour le germanium et le gallium.