L'université Rice développe un chauffage flash pour la récupération de terres rares à partir de déchets électroniques
Des chercheurs de l'université Rice ont mis au point une technique de chauffage Joule flash rapide qui extrait efficacement les éléments des terres rares des déchets électroniques. Cette méthode chauffe les matériaux à des températures extrêmes en millisecondes, atteignant des taux de récupération élevés sans produits chimiques agressifs. L'innovation répond au besoin critique d'approvisionnement durable en ces minéraux vitaux utilisés dans l'électronique et les technologies vertes.
Les éléments des terres rares (REEs) sont essentiels pour les technologies modernes, y compris les smartphones, les véhicules électriques et les systèmes d'énergie renouvelable. Cependant, les méthodes d'extraction traditionnelles de la mine sont dommageables pour l'environnement et sensibles sur le plan géopolitique, avec une grande partie de l'approvisionnement concentrée dans quelques pays. Les déchets électroniques, ou e-waste, représentent une source alternative prometteuse, mais récupérer les REEs d'eux a été un défi en raison de basses concentrations et de compositions complexes.
Une équipe dirigée par le chimiste James Tour à l'université Rice à Houston a développé une technique révolutionnaire utilisant le chauffage Joule flash. Comme décrit dans une étude publiée dans Advanced Materials, le processus implique l'application d'une impulsion électrique à haute tension sur des e-waste broyés, les chauffant à plus de 2 000 degrés Celsius en moins d'une seconde. Ce chauffage rapide, connu sous le nom de chauffage Joule flash, vaporise les impuretés tout en concentrant les REEs sous une forme récupérable.
« Cette méthode est un changement de jeu pour le recyclage », a déclaré Tour dans l'annonce. « Elle récupère jusqu'à 90 % de certains REEs, comme le néodyme et le dysprosium, en une seule étape, la rendant bien plus efficace que la fusion conventionnelle ou la lixiviation acide. »
L'efficacité de la technique découle de sa consommation d'énergie : elle utilise beaucoup moins de puissance que les processus traditionnels, qui nécessitent souvent des températures élevées prolongées et des traitements chimiques générant des sous-produits toxiques. Dans des tests en laboratoire, l'équipe de Rice a traité des e-waste provenant de disques durs et de cartes de circuits jetés, produisant des oxydes de REE purs prêts à être réutilisés dans la fabrication.
Le contexte de fond met en lumière l'urgence de cette innovation. La génération mondiale d'e-waste a atteint 62 millions de tonnes métriques en 2022, selon les estimations de l'ONU, mais moins de 20 % est recyclé correctement. La demande en REEs devrait quadrupler d'ici 2040 en raison de la transition vers l'énergie verte, aggravant les pénuries d'approvisionnement. En transformant les déchets en ressource, le chauffage Joule flash pourrait réduire la dépendance à la mine et diminuer les impacts environnementaux.
Bien que la méthode montre du potentiel pour l'évolutivité — l'équipement est relativement simple et adaptable aux environnements industriels —, des défis persistent dans l'optimisation pour des flux d'e-waste divers. Les chercheurs de Rice collaborent avec des partenaires industriels pour tester des opérations à plus grande échelle.
Ce développement souligne le potentiel de la science des matériaux avancés pour aborder les questions de durabilité, offrant un chemin pratique vers des économies circulaires dans l'électronique.