Transformer le drainage des mines de charbon en source de minéraux rares

Une nouvelle étude étudie un nouveau procédé pour réduire l’impact environnemental négatif du drainage des mines de charbon et en extraire des éléments de terres rares, des minéraux précieux nécessaires à la fabrication de nombreux appareils de haute technologie.

« Les éléments de terres rares, comme l’yttrium, par exemple, sont des composants nécessaires de l’électronique, des ordinateurs et d’autres gadgets que nous utilisons tous les jours », a déclaré Jeff Bielicki, co-auteur de l’étude et professeur agrégé en génie civil environnemental et géodésique. et le John Glenn College of Public Affairs de l’Ohio State University.

L’étude, publiée dans la revue Sciences du génie de l’environnementévalue un processus expérimental breveté par l’équipe qui s’est avéré efficace pour nettoyer le drainage des mines de charbon tout en produisant des éléments de terres rares dans des échantillons de diverses rivières de l’Ohio, de la Pennsylvanie et de la Virginie-Occidentale.

« Une chose qui m’a surpris était à quel point notre processus nettoie l’eau », a déclaré Bielicki. « D’un point de vue environnemental, le principal avantage de ce travail est que nous réussissons à piéger et à neutraliser autant de pollution. »

Lorsque des mines de charbon abandonnées fuient de l’eau, le drainage qui en résulte peut polluer des milliers de kilomètres de voies navigables naturelles, les rendant oranges et pouvant causer de graves dommages à l’écosystème.

Bien que les éléments de terres rares dérivés du drainage des mines de charbon soient de plus en plus demandés, des gisements naturels viables de ces minéraux ne se trouvent que dans quelques régions du monde, ce qui signifie que seuls quelques pays peuvent les fournir.

Par exemple, une grande partie du monde occidental, y compris les États-Unis, dépend de la Chine pour fournir environ 80 % de ces ressources essentielles. En conséquence, de nombreuses agences gouvernementales cherchent à réduire cette dépendance en établissant un approvisionnement national en éléments de terres rares, en particulier parce que les faire sortir du sol peut causer d’immenses dommages environnementaux et sociaux, a déclaré Bielicki.

« En achetant ces matériaux dans d’autres pays, nous n’avons pas vraiment de contrôle sur les conséquences environnementales de la façon dont ils extraient et produisent les matériaux », a-t-il déclaré. « La production nationale est bonne à bien des égards, en partie parce que nous pouvons avoir des réglementations qui protègent mieux l’environnement et les habitants des communautés d’où nous les obtenons. »

Actuellement, le drainage des mines de charbon est traité à l’aide de systèmes de traitement actifs qui utilisent des produits chimiques pour nettoyer l’eau, ou de systèmes de traitement passifs, qui dépendent souvent de l’activité bactérienne ou de méthodes géochimiques.

Selon l’étude, les approches passives nécessitent généralement moins de ressources et ont moins d’impacts sur l’environnement. L’équipe de l’État de l’Ohio a utilisé un système passif utilisant une combinaison de sous-produits industriels alcalins, y compris des matériaux comme les boues d’usine de traitement de l’eau, pour neutraliser le drainage du charbon et capturer les éléments de terres rares.

« Il est conçu pour laisser l’infiltration naturelle du drainage de la mine de charbon s’infiltrer à travers le matériau pour le piéger et l’extraire », a déclaré Bielicki. Le temps moyen nécessaire pour débarrasser l’eau des déchets varie souvent, car le processus dépend en grande partie de la rapidité avec laquelle l’eau s’écoule de la mine.

Le processus a capturé une variété de métaux utilisés dans la technologie moderne, notamment le terbium, le néodyme et l’europium, qui jouent un rôle essentiel dans les écrans de téléphone, les batteries, les microphones, les haut-parleurs et d’autres pièces.

Le processus est actuellement plus coûteux que le prix actuel du marché des métaux rares, mais de nouvelles avancées feront baisser le prix, a déclaré Bielicki.

Bielicki a déclaré qu’il espère que leurs recherches éclaireront la future politique concernant l’élimination des déchets de charbon et aideront le public à examiner les répercussions environnementales de l’exploitation minière en dehors des coûts typiques, comme son impact sur la santé humaine et l’écosystème dans son ensemble.

« Rien de ce que nous faisons à notre environnement n’est bénin, donc bien que s’éloigner du charbon et d’autres combustibles fossiles soit bénéfique à plusieurs égards, nous devons effectuer ces transitions de manière à résoudre un plus grand nombre de problèmes que le simple coût », a-t-il déclaré. « Notre recherche est une étape essentielle pour faire face à l’héritage de ces conséquences environnementales et sociales. »

Les autres co-auteurs de l’étude de l’État de l’Ohio étaient Marcos Miranda, Soomin Chun et Chin-Min Cheng. Les autres membres de l’équipe comprennent les professeurs de l’État de l’Ohio, John Lenhart et Tarunjit Butalia.