Des chercheurs de Penn State développent la nature

Des chercheurs de Penn State ont découvert un moyen d'imiter la colle naturelle présente dans les moules afin de récupérer des éléments de terres rares (ÉTR) sans utiliser de grandes quantités d'énergie.

Cette solution écologique comprend ce que les chercheurs appellent un revêtement de nanocellulose inspiré des moules (MINC) qui utilise ses propriétés collantes pour extraire des éléments rares de sources secondaires telles que les eaux usées. Ce procédé se substitue aux pratiques extractives actuellement utilisées pour acquérir ces éléments, essentiels à la création de batteries et d'éoliennes efficaces.

Le MINC est particulièrement utile pour extraire le néodyme, qui est considéré comme un matériau critique par le DOE en raison des pénuries d'approvisionnement et de son importance dans des technologies telles que les batteries de véhicules électriques. Le processus actuel d’extraction de l’élément à partir de sources secondaires est à la fois inefficace et gourmand en énergie, cette technologie constitue donc une alternative nécessaire.

"L'approche MINC offre une alternative durable et respectueuse de l'environnement aux méthodes d'extraction conventionnelles, minimisant l'empreinte environnementale et contribuant à la disponibilité à long terme des éléments critiques", a déclaré l'auteur principal Amir Sheikhi, professeur adjoint de génie chimique et de génie biomédical à Alimentation. "L'offre mondiale limitée de néodyme et l'impact environnemental des méthodes d'extraction actuelles nécessitent le développement d'approches écologiques et durables pour la récupération des ETR."

De nombreuses solutions respectueuses de l'environnement telles que ces systèmes à copie unique sont déjà présentes dans la nature, utilisant le « biomimétisme ». Par exemple, les ingénieurs ont appris de la structure des feuilles d’érable et des martins-pêcheurs comment moderniser les éoliennes pour augmenter la production d’électricité.

Dans la présente étude, les chercheurs ont décomposé la composition de la colle naturelle utilisée par les moules pour adhérer aux surfaces sous-marines afin de développer le revêtement MINC, qui agit essentiellement comme un aimant pour le néodyme. La technologie permet également d’éviter de récupérer des éléments indésirables tels que le sodium et le calcium, dont la filtration nécessiterait plus de temps et d’énergie.

"Le défi de l'extraction du néodyme réside dans son élimination efficace et sélective à de faibles concentrations", a déclaré Sheikhi. "Le MINC présenté dans cette étude offre une sélectivité et une capacité améliorées d'élimination du néodyme, surmontant ainsi les limites des méthodes précédentes."

L’utilisation de moules comme modèle permet non seulement de récupérer efficacement le néodyme, mais également d’une manière considérablement moins dommageable pour l’environnement contenant l’élément.