Un moyen plus propre et moins cher de fabriquer des métaux

Dans un laboratoire en face d'un studio de yoga dans un parc de bureaux à Natick, dans le Massachusetts, Adam Powell tient un tube en céramique blanche brillant qui, selon lui, est la clé pour rendre la production de nombreux métaux largement utilisés beaucoup moins chère et moins polluante.

Powell est le directeur de la technologie de Infinium , une startup issue de l'Université de Boston qui fonctionne tranquillement depuis 2008 et est maintenant prête à être commercialisée avec ses premiers produits, les métaux des terres rares néodyme et dysprosium. Ces matériaux sont nécessaires pour fabriquer des aimants puissants qui fonctionnent à des températures élevées et sont importants pour les générateurs présents dans les éoliennes et de nombreux moteurs de voitures électriques.

Alors que l'approche d'Infinium peut être utilisée pour produire d'autres métaux, dont le magnésium et l'aluminium, l'entreprise commence par les terres rares car elles se vendent à des prix beaucoup plus élevés. Son premier client est le gouvernement américain, qui a besoin de métaux des terres rares pour son stock de matériaux stratégiquement précieux. Le minerai de terres rares n'est extrait que dans quelques endroits dans le monde, et les coûts élevés et les défis environnementaux ont empêché les entreprises de traiter le minerai de terres rares pour fabriquer des métaux au niveau national.

Le procédé d'Infinium concerne une partie spécifique de la production de métaux : la transformation de minerais partiellement traités (oxydes métalliques) en métaux. Cela peut être fait en immergeant les oxydes dans un bain de sel fondu et en faisant passer de l'électricité à travers le mélange. Outre les émissions associées à la production de cette électricité, ce processus lui-même libère des gaz à effet de serre. L'une des électrodes est généralement constituée de carbone, qui réagit avec l'oxygène en formant du dioxyde de carbone.

Le matériau céramique que Powell m'a montré, qui est fait d'oxyde de zirconium, remplace l'électrode de carbone et élimine ces émissions. Les chercheurs tentent de remplacer le carbone depuis de nombreuses années, mais les sels fondus ont corrodé les alternatives. L'avancée clé pour Infinium a été de développer des sels fondus alternatifs qui ne réagissent pas avec l'oxyde de zirconium, de sorte qu'il puisse durer suffisamment longtemps pour être pratique.

Ce mois-ci, Infinium démarre la production à l'aide d'une machine qui produira une demi-tonne de métaux des terres rares par an. En septembre, Infinium commencera à utiliser une autre machine pouvant produire 10 tonnes métriques par an, suffisamment pour que l'entreprise soit rentable, dit Powell. Infinium a également démontré que le procédé fonctionne pour l'aluminium, le magnésium, le titane et le silicium, et prévoit d'augmenter la production des deux premiers d'ici 2016.

Le processus n'est pas une panacée aux problèmes environnementaux associés à la production de métal. Il ne traite pas de la pollution provenant de l'exploitation minière et de la séparation des oxydes de terres rares des autres matériaux contenus dans le minerai (d'autres nouveaux processus sont en cours de développement pour résoudre ces problèmes - voir The Rare-Earth Crisis ).

Mais pour les métaux tels que l'aluminium et le magnésium, selon Infinium, cela peut réduire les coûts de traitement de 30 à 50 %. Rendre ces métaux beaucoup moins chers pourrait, d'une part, transformer la construction automobile. Les pièces faites de ces métaux pèsent beaucoup moins que les pièces en acier habituellement utilisées dans les voitures, tout en étant tout aussi solides. Les économies de poids pourraient réduire la consommation de carburant de 10 pour cent, selon un consortium de l'industrie automobile.

Alors que l'entreprise augmente sa production, une question clé sera de savoir si ses électrodes en céramique résistent aussi longtemps que les tests à plus petite échelle de l'entreprise le suggèrent. Si la céramique ne dure pas, l'entreprise peut ne pas avoir d'avantage de coût.

Trouver une alternative au carbone a longtemps été le rêve de l'industrie métallurgique, dit Donald Sadoway , un professeur de science des matériaux au MIT qui n'est pas impliqué dans l'entreprise. Je crois que la technologie [d'Infinium] est solide. C'est réel, dit-il. La réussite de l'entreprise est une question d'économie, dit-il. Personne ne se soucie de l'organigramme du processus. Vous vous souciez des prix. S'il produit un bon métal à moindre coût, les gens seront intéressés.

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