Terres rares : l’extraction « verte » inspirée de la biologie, une innovation cruciale pour nos technologies

Traditionnellement, il faut passer par des processus longs, souvent basés sur des solvants chimiques, nécessitant des dizaines d’étapes pour séparer les éléments les uns des autres. Imaginez la complexité ! Ces nouvelles recherches, publiées récemment dans la revue ACS Nano, proposent de contourner ce problème en utilisant des sources qui étaient, jusqu’à présent, jugées trop difficiles ou inefficaces à exploiter. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour notre approvisionnement.

L’équipe d’UT Austin a donc décidé de mimer ce processus biologique. Ils ont conçu des canaux membranaires artificiels, de minuscules pores au sein de membranes, qui imitent cette sélectivité naturelle. Chaque canal possède des propriétés uniques, permettant uniquement aux ions ayant des traits spécifiques de passer, tout en bloquant les autres. C’est comme installer un filtre intelligent.

Le Professeur Venkat Ganesan, un autre responsable de l’étude, résume parfaitement : « La nature a perfectionné l’art du transport sélectif à travers les membranes biologiques. Ces canaux artificiels sont comme de minuscules portiers, permettant uniquement aux ions désirés de passer. » Ils ont réussi à sélectionner et transporter des éléments de terres rares médianes, cruciaux pour l’industrie, comme l’europium (Eu³⁺) et le terbium (Tb³⁺).

Mais pourquoi l’europium et le terbium sont-ils si importants ? Ces éléments dits « médians » sont essentiels pour les écrans, l’éclairage et, surtout, comme aimants dans les technologies d’énergie verte : pensez aux éoliennes et aux fameuses batteries de voitures électriques. Les autorités américaines et européennes les ont identifiés comme des matériaux critiques risquant une pénurie. La demande pour ces éléments devrait augmenter de plus de 2 600 % d’ici 2035. L’urgence est bien réelle.

Grâce à des simulations informatiques sophistiquées, les chercheurs ont découvert que cette incroyable sélectivité dépend des dynamiques d’hydratation—c’est-à-dire comment les molécules d’eau interagissent avec les ions dans le canal. Un détail technique, mais qui fait toute la différence.

Les chercheurs envisagent même d’étendre cette plateforme pour permettre la collecte d’autres minéraux essentiels, comme le lithium, le cobalt, le gallium et le nickel. Imaginez le potentiel !

Comme l’a dit Harekrushna Behera, un chercheur associé du laboratoire : « C’est une première étape vers la traduction des stratégies sophistiquées de reconnaissance moléculaire et de transport de la nature en processus industriels robustes. » En clair : nous sommes peut-être à l’aube d’une révolution qui nous permettra d’assurer notre avenir technologique tout en minimisant l’impact environnemental. C’est le genre d’innovation dont on a vraiment besoin aujourd’hui.