TRADUCTION DE
Enormous cache of rare earth elements hidden inside coal ash waste, study suggests
Une énorme réserve d'éléments de terres rares cachée dans les cendres de charbon, selon une étude
par l'Université du Texas à Austin
Une décharge de cendres à Shrewsbury, Massachusetts. Des recherches récentes menées par l'Université du Texas à Austin ont recensé les éléments de terres rares potentiels qui pourraient être extraits des cendres de charbon dans tout le pays. Crédit : Département de la protection de l'environnement du Massachusetts.
Les cendres de charbon, les restes crayeux du charbon qui a été brûlé comme combustible, s'accumulent partout aux États-Unis depuis des décennies. Mais de nouvelles recherches menées par l'Université du Texas à Austin ont révélé que l'approvisionnement national en cendres de charbon contient suffisamment d'éléments de terres rares pour renforcer considérablement l'approvisionnement national sans nouvelle exploitation minière.
"Cela illustre vraiment le mantra 'des déchets aux trésors'", a déclaré Bridget Scanlon, co-auteure principale et professeure de recherche au Bureau de géologie économique de l'UT à la Jackson School of Geosciences. "Nous essayons essentiellement de fermer le cycle et d'utiliser les déchets et de récupérer les ressources qu'ils contiennent, tout en réduisant les impacts environnementaux".
Les terres rares sont un groupe de 17 éléments essentiels à la technologie moderne. Ils sont également nécessaires à la transition énergétique vers des carburants à faible teneur en carbone, ces éléments étant utilisés dans les panneaux solaires, les batteries, les aimants et d’autres technologies énergétiques.
Cependant, les États-Unis dépendent presque entièrement des importations pour leur approvisionnement en terres rares. Environ 75 % proviennent de Chine, ce qui pose des problèmes potentiels dans un monde de chaînes d’approvisionnement complexes et de tensions géopolitiques.
La nouvelle recherche a révélé qu’il pourrait y avoir jusqu’à 11 millions de tonnes de terres rares dans les cendres de charbon accessibles aux États-Unis, ce qui représente près de 8 fois la quantité que les États-Unis possèdent actuellement dans leurs réserves nationales, selon les chercheurs.
L’étude est la première à recenser les ressources nationales en cendres de charbon. Les chercheurs estiment que des terres rares d’une valeur de 8,4 milliards de dollars pourraient être extraites de l’approvisionnement accessible en cendres de charbon.
Les résultats ont été publiés dans l’International Journal of Coal Science & Technology. Le ministère américain de l'Énergie applique également la méthodologie de l'étude pour mener sa propre évaluation nationale des ressources en cendres de charbon.
Cendres de charbon totales et potentiellement accessibles déclarées par le secteur de l'électricité entre 1985 et 2021. Crédit : Reedy et al.
Même si le niveau d'éléments de terres rares dans les cendres de charbon est relativement faible par rapport à ceux extraits de gisements géologiques, le fait que les cendres soient facilement disponibles en grande quantité en fait une ressource attrayante, a déclaré le co-auteur Davin Bagdonas, chercheur scientifique à l'Université du Wyoming.
Les chercheurs ont découvert qu’environ 70 % des cendres de charbon produites entre 1985 et 2021, soit un total d’environ 1 873 millions de tonnes, sont potentiellement récupérables, le matériau étant stocké dans des décharges, des étangs et des zones de stockage hors site. Le reste des cendres de charbon a été vendu et utilisé par d’autres industries, telles que la production de ciment et la construction de routes.
Les cendres de charbon contiennent différents niveaux d’éléments de terres rares selon leur origine. Le lieu d’origine affecte également la quantité d’éléments de terres rares qui peut être extraite.
Par exemple, les cendres de charbon du bassin des Appalaches contiennent les plus grandes quantités d’éléments de terres rares, avec une valeur moyenne de 431 milligrammes par kilogramme. Mais seulement 30 % des éléments de terres rares qu’elles contiennent peuvent être extraits. En revanche, le charbon du bassin de la Powder River a la valeur moyenne la plus faible d’éléments de terres rares, soit 264 milligrammes par kilogramme, mais son extractibilité est d’environ 70 %.
La plupart des travaux autour de l’extraction des éléments de terres rares en sont encore au stade de la recherche. Bagdonas participe à un projet pilote au National Energy Technology Lab qui consiste à extraire des éléments de terres rares des cendres de charbon du bassin de la Powder River.
Scanlon a déclaré que les données fondamentales fournies dans cette étude peuvent aider à créer un marché plus large pour les cendres de charbon en tant que ressource.
Estimation du total des cendres associées à la production de charbon aux États-Unis par bassin. Environ 83 % de toutes les cendres produites au cours de la période provenaient des bassins des Appalaches, de la Powder River et de l'Illinois combinés. Crédit : Reedy et al.
"Ce type d'analyse de niveau de reconnaissance à grande échelle n'a jamais été réalisé", a déclaré Scanlon. "Cela fournit une base pour que d'autres puissent aller plus en détail".
Chris Young, directeur de la stratégie chez Element U.S., une société qui extrait des minéraux critiques à partir de déchets minéraux et métalliques, a déclaré que l'étude souligne le grand potentiel des cendres de charbon en tant que ressource. Il a déclaré que le défi actuel pour l'industrie est de développer la main-d'œuvre et les opérations nécessaires pour extraire les éléments de terres rares et d'autres matériaux des cendres de charbon et d'autres sous-produits miniers.
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"L'idée d'extraire des éléments de terres rares des résidus (sous-produits miniers) est tout simplement très logique. C'est une approche de bon sens", a-t-il déclaré. "Le défi est de convertir cette approche de bon sens en une approche économique".
À cette fin, Element U.S. est en train de déplacer son laboratoire d'analyse et son équipement pilote à Austin pour tirer parti de l'expertise minérale de l'Université du Texas à Austin et offrir une expérience minérale critique aux étudiants intéressés par la recherche et les carrières dans le domaine des minéraux critiques.
"Nous sommes ravis de construire cette relation avec l'Université du Texas autour du traitement et de la séparation des minéraux", a déclaré Young.
Les co-auteurs supplémentaires de l'étude sont les chercheurs du bureau Robert Reedy (l'autre co-auteur principal), J. Richard Kyle et Kristine Uhlman, le professeur de recherche de l'Université du Kentucky James Hower et le consultant indépendant
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COMMENTAIRES
Le titre de l article laisse penser que la disette en terres rares pourrait survenr .....
Quels sont les problèmes avec les terres rares ?
Les terres rares y sont principalement exploitées selon une technique appelée « lixiviation en tas ». Malheureusement, cette technologie produit une grande pollution, due au drainage minier acide. Ce phénomène est généré par l'oxydation des sulfures (par exemple, la pyrite) contenus dans les roches ou résidus.Par ailleurs
Ii n'y a pas de risques d'épuisement géologique des terres rares, même en se projetant à 2050. Néanmoins, par leurconcentration géographique
les terres rares étaient soumises à un risque géopolitique.
On en est peut etre sorti !
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More information:
Robert C. Reedy et al, Coal ash resources and potential for rare earth element production in the United States, International Journal of Coal Science & Technology (2024). DOI: 10.1007/s40789-024-00710-z
Provided by University of Texas at Austin
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