Des recherches menées par l'Université de l'Utah ont documenté des concentrations élevées d'éléments de terres rares, ou ETR, dans des mines actives bordant la ceinture houillère d'Uinta, au Colorado et en Utah.
L'ouvrage, publié dans la revue Frontières des sciences de la Terreexplique que ces mines pourraient voir un flux de ressources secondaires sous la forme de métaux utilisés dans les énergies renouvelables et dans de nombreuses autres applications de haute technologie.
« Le modèle est le suivant: si vous déplacez déjà de la roche, pourriez-vous en déplacer un peu plus pour obtenir des ressources en faveur de la transition énergétique? », a déclaré Lauren Birgenheier, co-auteur de l'étude, dans un communiqué aux médias. « Dans ces zones, nous constatons que les éléments des terres rares sont concentrés dans des unités de schistes à grains fins, les schistes boueux qui se trouvent au-dessus et en dessous des veines de charbon. »
Cette recherche a été menée en partenariat avec l'Utah Geological Survey et le Colorado Geological Survey dans le cadre du projet Carbon Ore, Rare Earth and Critical Minerals, ou CORE-CM.
Bien que ces métaux soient cruciaux pour l’industrie manufacturière américaine, en particulier dans les technologies haut de gamme, ils proviennent en grande partie de l’étranger.
« Lorsque nous les qualifions de « minéraux critiques », une grande partie de leur caractère critique est liée à la chaîne d'approvisionnement et à la transformation », a déclaré Michael Free, également auteur du document. « Ce projet est conçu autour de la recherche de sources nationales alternatives non conventionnelles pour ces matériaux. »
Des données solides et abondantes
L'association entre les gisements de charbon et d'ÉTR a été bien documentée ailleurs, mais peu de données avaient été recueillies ou analysées auparavant dans les gisements de charbon de l'Utah et du Colorado.
« L'objectif de cette première phase du projet était de collecter des données supplémentaires pour essayer de comprendre si cela valait la peine d'être poursuivi en Occident », a déclaré Michael Vanden Berg, co-auteur de l'étude et responsable du programme énergie et minéraux à l'Utah Geological Survey. « Y a-t-il un enrichissement en éléments de terres rares dans ces roches qui pourrait fournir une sorte de sous-produit ou de valeur ajoutée à l'industrie minière du charbon ? »
Les chercheurs ont analysé 3 500 échantillons provenant de 10 mines, de quatre tas de déchets miniers, de sept carottes stratigraphiquement complètes et même de quelques tas de cendres de charbon à proximité de centrales électriques.
« Le charbon lui-même n'est pas enrichi en éléments de terres rares », a déclaré Vanden Berg. « Il n'y aura pas de sous-produit de l'extraction du charbon, mais pour une entreprise qui exploite le gisement de charbon, pourrait-elle en même temps retirer quelques pieds du sol ? Pourraient-ils prendre quelques mètres du plafond ? Y aurait-il du potentiel là-bas ? C’est dans cette direction que les données nous ont conduits.
L'équipe a déployé deux méthodes différentes pour enregistrer les niveaux de terres rares, exprimés en parties par million, ou ppm, dans les échantillons. L’un était un appareil portatif permettant des lectures rapides sur le terrain, l’autre utilisait la spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif, ou ICP-MS, dans un laboratoire sur le campus.
« Nous utilisons principalement cet appareil portable à fluorescence X, qui est un pistolet d'analyse que nous maintenons sur la roche pendant deux minutes, et il ne nous donne que cinq ou six des 17 éléments des terres rares », a déclaré Birgenheier. Si les échantillons présentaient des concentrations supérieures à 200 ppm, ils effectuaient une analyse plus complète à l’aide de l’équipement de spectrométrie de masse, plus coûteux.
Le ministère de l'Énergie a fixé à 300 ppm la concentration minimale pour que l'exploitation minière des terres rares soit potentiellement économiquement viable. Cependant, pour l’étude, les chercheurs ont considéré que les concentrations supérieures à 200 ppm étaient considérées comme « enrichies en ETR ».
L’analyse a révélé que la prévalence la plus élevée de telles concentrations se trouvait dans les formations de siltstone et de schiste adjacentes au charbon, tandis que le grès et le charbon lui-même étaient pour la plupart dépourvus de terres rares.
Jusqu’à présent, l’équipe a analysé 11 000 échantillons. Les prochaines étapes consistent à déterminer la quantité de minerai de terres rares présente, ce qui sera probablement fait avec des collègues de l'Université du Wyoming et de l'Institut des mines et de la technologie du Nouveau-Mexique.
