Battelle, aux États-Unis, développe une technologie de séparation des terres rares par protéines avec une pureté supérieure à 90 %

fr.wedoany.com Rapport : Battelle, aux États-Unis, a développé une technologie de séparation des terres rares à base de protéines, qui pourrait offrir aux fabricants américains une solution de recyclage nécessitant moins d'étapes de traitement. Cette technologie utilise des protéines de liaison au calcium modifiées, capables de séparer le lanthane et le néodyme en un seul étage de traitement, avec une pureté et un rendement dépassant tous deux 90 %.

Les terres rares sont des matériaux essentiels pour les véhicules électriques, les aimants permanents des éoliennes, ainsi que pour les smartphones, les équipements de défense et les matériels informatiques avancés. En raison des comportements similaires de nombreux éléments de terres rares lors des séparations chimiques conventionnelles, le traitement de séparation constitue l'une des étapes les plus difficiles de la chaîne d'approvisionnement minérale. Face à la demande croissante dans ces applications, les États-Unis cherchent à réduire la vulnérabilité de leur chaîne d'approvisionnement en minéraux critiques ; cette nouvelle technologie de séparation pourrait contribuer à élargir leurs options de traitement national, sans dépendre entièrement des filières chimiques existantes.

L'équipe de recherche de Battelle a transposé le problème du génie chimique sur le terrain de la biologie. Ils ont conçu des protéines de liaison au calcium capables de distinguer différents éléments de terres rares au niveau moléculaire, et ont modifié des peptides de liaison au calcium afin que les protéines puissent interagir sélectivement avec des éléments de terres rares spécifiques. Ce procédé élimine ainsi la nécessité de traitements chimiques répétés : les éléments cibles présents dans le flux de matières mélangées peuvent être directement reconnus par les protéines modifiées.

Lors de tests menés sur des lixiviats simulés et des matières premières industrielles, l'équipe a validé la capacité de cette méthode à éliminer également les ions non liés aux terres rares présents dans les flux. Dans les essais de séparation en un seul étage portant sur le lanthane et le néodyme, la pureté et le rendement ont tous deux dépassé 90 %.

La responsable de la recherche chez Battelle, la Dre Kate H. Kucharzyk, estime que la biologie peut élargir la boîte à outils disponible pour la récupération des minéraux. Elle déclare : « La biologie pourrait apporter une nouvelle composante importante aux solutions de séparation et de récupération. Les protéines modifiées sont capables de reconnaître et de séparer sélectivement les éléments de terres rares avec une précision remarquable. »

Cette recherche a bénéficié du financement du programme « Environmental Microbes as a Bioengineering Resource » (Microbes environnementaux comme ressource de bio-ingénierie) de la Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) des États-Unis. Battelle indique que ce procédé à base de protéines présente un potentiel d'extension à des applications commerciales.

Du laboratoire à l'application industrielle, des défis d'ingénierie subsistent. Le traitement de volumes importants de matières pourrait nécessiter des modifications considérables dans la production, la récupération et la conception des systèmes de protéines. Les chercheurs devront également confirmer les performances des protéines modifiées sur différentes matières premières et dans des conditions opérationnelles réelles, car la composition des matières premières minérales industrielles est complexe et diffère des échantillons de laboratoire contrôlés.

La durabilité des protéines au cours de cycles de traitement répétés est tout aussi cruciale : tout système commercial doit maintenir des performances de séparation stables tout en maîtrisant les coûts d'exploitation. Ce travail de démonstration illustre une direction de convergence entre la biotechnologie et le traitement des minéraux ; les protéines modifiées pourraient finalement offrir un nouvel outil pour la récupération nationale de matériaux stratégiques aux États-Unis.