Marie Perrin a peut-être trouvé une solution pour ralentir la course à l'extraction minière des terres rares. Pendant son doctorat à l'ETH Zurich, en Suisse, cette jeune chimiste franco-américaine a mis au point un procédé qui permet de recycler l'europium – l'un des métaux stratégiques convoités pour la transition énergétique – à partir de vieilles ampoules. Entrevue.

Vous vous êtes intéressée à l'europium spécifiquement. Où en retrouve-t-on dans notre quotidien?

On l'utilise pour ses propriétés luminescentes, donc il y en a dans tous nos écrans d'ordinateurs et de téléphones ou encore dans des luminaires. Il y a aussi des applications un peu plus nichées : ce métal entre dans la composition de certains billets de banque, dont l'euro. On utilise des traceurs luminescents à base d'europium pour éviter la contrefaçon.

On le retrouve principalement dans les ampoules à basse consommation où il est mélangé avec d'autres terres rares. Notre objectif était de montrer qu'on peut appliquer notre procédé au recyclage de déchets tels que ces ampoules fluorescentes.

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On recycle à peine 1 % des terres rares. Qu'est-ce que leur recyclage, à même les appareils usagés, nous permettrait de faire?

On sait que la production minière, nécessaire pour aller chercher ces terres rares, a un impact environnemental énorme.

Pour produire une seule tonne de terres rares, on génère 2000 tonnes de déchets toxiques (qui sont en général incinérés) et 1,4 tonne de déchets radioactifs. La raison, c'est que les minerais où on trouve les terres rares contiennent aussi des éléments radioactifs, comme de l'uranium et du thorium.

Alors le fait d'utiliser le recyclage plutôt que l'extraction minière permettrait déjà d'éliminer la présence de composés radioactifs. Et du même coup, on aurait besoin de moins de ressources pour obtenir la même quantité de terres rares.

On constate aussi qu'on a une préconcentration des terres rares dans nos objets du quotidien. Par exemple, dans le cas des ampoules, les concentrations en europium sont 20 fois supérieures à celle qu'on retrouve dans les minerais naturels. Donc, d'un point de vue économique, ce serait aussi logique de s'atteler à la récupération de ces déchets électroniques.

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En quoi le nouveau procédé que vous avez élaboré pour récupérer l'europium des ampoules est-il novateur?

En fait, les techniques de séparation sont utilisées par l’industrie minière depuis très longtemps. Mais ça a toujours été un défi pour les chimistes.

C'est pour ça qu'il leur a fallu plus d'une centaine d'années pour réussir à isoler toute cette famille des terres rares, qui compte 17 éléments! Puisqu'ils sont présents en très petites concentrations dans les mêmes roches, les chimistes n'avaient pas compris, dès le départ, qu'il y en avait autant. L'histoire de leur découverte est vraiment fascinante.

Historiquement, c'est pour ça qu'on les appelle ainsi. Les terres rares, en fait, ne sont pas rares; elles sont difficiles à isoler.

Ce n'était pas initialement l'objet de ma thèse, mais en travaillant avec de petites molécules à base de soufre, on s'est rendu compte que celles-ci avaient des propriétés qui pouvaient être utilisées pour la séparation. La chimie du soufre n'avait pas vraiment été explorée, il y avait très peu d'études qui avaient été réalisées avec ce type de molécules.

On a eu l'agréable surprise de voir que le procédé était extrêmement robuste, ce qui nous a confortés dans l'idée de déposer une demande de brevet. Et nos résultats ont aussi été publiés dans la revue Nature (nouvelle fenêtre).

C'est là que réside la nouveauté du procédé, qui s'inspire de réactions chimiques qu'on observe dans la nature, chez certains enzymes.

En une seule étape, on est arrivés à isoler l'europium des ampoules avec des niveaux de pureté beaucoup plus importants qu'avec des procédés classiques.

Quel est le problème des procédés qui sont employés actuellement pour séparer les terres rares?

Les extractants organiques qui sont utilisés actuellement sont faciles à industrialiser, mais ils sont moins efficaces pour obtenir un élément de haute pureté. Il faut donc répéter ces procédés des centaines de fois.

Moins d'étapes dans un processus de recyclage signifient moins de produits chimiques, de déchets et d'énergie.

Pour l'instant, on ne l'a pas encore quantifié. On veut le tester à plus grande échelle pour pouvoir avoir des données chiffrées. Mais on est assez optimistes que ça se traduira par une réduction considérable de la quantité de produits chimiques ainsi que de la demande en énergie.

Est-ce que ces essais à grande échelle sont déjà en cours?

C'est le plan! Notre but est d'industrialiser ce procédé. Souvent, tout fonctionne bien à l'échelle du laboratoire, mais maintenant, il faut voir si on arrive à traiter les plus grosses quantités de déchets.

C'est pour ça qu'on a lancé notre jeune entreprise, REEcover [de l'anglais Rare Earth Elements; terres rares]. On travaille avec des recycleurs qui s'occupent du traitement des lampes. Ils savaient comment recycler le verre et l'aluminium, mais il leur restait une poudre contaminée qu'ils sont obligés d'enterrer – autre impact environnemental de ces déchets.

Nous récupérons donc cette poudre pour mener nos tests à plus grande échelle. C'est vraiment une de nos priorités.

Est-ce qu'on peut penser que ça pourrait s'appliquer aussi à d'autres terres rares que l'europium?

Il y a beaucoup d'autres sources de déchets secondaires – que ce soit des déchets industriels ou des déchets de l'industrie minière – pour lesquels il serait intéressant de récupérer d'autres terres rares. C'est quelque chose qu'on est aussi en train d'explorer, en voyant comment notre procédé peut mener à d'autres méthodes de séparation.

Je pense notamment au néodyme et au dysprosium, des éléments qu'on utilise dans les aimants. La demande pour les aimants, qui entrent dans la composition des voitures électriques et des éoliennes, est en pleine croissance. Il faut s'y pencher, parce que les enjeux de la transition énergétique dépendent de ces métaux-là aussi.

*Certains propos ont été modifiés par souci de concision et de clarté.