Les métaux high-tech Germanium et Gallium des profondeurs de la mer ?
Recherche sur le dilemme des matières premières
Le germanium et le gallium sont deux métaux qui revêtent une grande importance pour les hautes technologies modernes. Tous deux sont des matières premières importantes pour l'industrie des semi-conducteurs, pour les câbles à fibres optiques et pour le photovoltaïque. Ils sont donc des composants essentiels pour façonner l'électromobilité et la transition énergétique. En utilisant de nouvelles méthodes analytiques, le groupe de recherche "CritMET : Critical Metals for Enabling Technologies" dirigé par Michael Bau, professeur de géochimie à l'université Jacobs de Brême, a étudié la distribution du germanium et du gallium dans les croûtes de fer et de manganèse des profondeurs marines. Les résultats ont été publiés dans deux revues.
Le chercheur David Ernst avec une croûte de ferromanganèse en eau profonde, une ressource non conventionnelle potentielle de métaux critiques de haute technologie.
Jacobs University
En 2020, 66 % de la production mondiale de germanium provenait de Chine ; pour le gallium, la domination du marché chinois est encore plus grande, avec 97 %. En raison de cette dépendance et des risques associés à l'approvisionnement en matières premières, le gouvernement américain et l'Union européenne ont inclus ces métaux dans leurs listes de matières premières critiques. De nombreux efforts sont déployés pour rechercher des gisements dans le monde entier, d'autant plus que la demande de ces métaux devrait augmenter de façon spectaculaire dans les années à venir. Mais la recherche de matières premières s'avère difficile, et les gisements non conventionnels sont également sous les feux de la rampe.
L'exploitation minière en eaux profondes pourrait être un moyen de garantir l'approvisionnement mondial en matières premières essentielles. Bien qu'elle soit controversée en raison de ses effets peu clairs sur l'environnement, elle pourrait fournir de grandes quantités des nombreux métaux sans lesquels, par exemple, les objectifs de la politique climatique tels que la transition énergétique ne peuvent être atteints. Le recyclage n'est pas encore une solution pour les matières premières critiques dans un avenir prévisible, car ces métaux n'ont pas encore été utilisés en grandes quantités.
Le groupe de recherche CritMET : Critical Metals for Enabling Technologies, qui fait partie du programme d'études en sciences et technologies de la terre et de l'environnement de l'université Jacobs, étudie à la fois les sources potentielles de matières premières et le comportement environnemental des matières premières critiques telles que les terres rares, le germanium et le gallium. Les articles publiés aujourd'hui résument les résultats de recherche du groupe autour de Katharina Schier et David Ernst, des professeurs Michael Bau et Dieter Garbe-Schönberg, et des partenaires de coopération nationaux et internationaux.
Les croûtes de fer-manganèse étudiées se forment très lentement sur le plancher océanique des grands fonds. Au cours de ce processus, elles piègent et accumulent une variété de métaux dissous dans l'eau de mer. Grâce à de nouvelles méthodes analytiques, le groupe de travail a réussi à déterminer de manière fiable les concentrations de gallium et de germanium dans ces croûtes. Les résultats sont d'une grande importance pour la recherche géochimique fondamentale, car ils aident à mieux comprendre le transport des métaux des masses continentales vers les océans.
Pour la recherche appliquée, en revanche, ils sont plutôt décevants : Les teneurs en gallium et en germanium sont trop faibles pour faire des croûtes une source de matières premières pour ces métaux dans un avenir prévisible. Mais les résultats ont aussi un côté positif, car les chercheurs ont pu montrer que le gallium et le germanium se fixent efficacement sur les oxydes de fer et qu'ils peuvent ainsi être efficacement éliminés de l'eau et donc de l'environnement. Étant donné que tous les métaux critiques sont libérés dans l'environnement, et donc dans les rivières, les lacs et les nappes phréatiques, en quantités de plus en plus importantes en raison de l'augmentation spectaculaire de leur utilisation industrielle, les procédés permettant de prévenir ce phénomène ou de nettoyer l'eau sont cruciaux. L'utilisation d'oxydes de fer peut constituer une solution assez simple et peu coûteuse pour le germanium et le gallium.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Schier, K., Ernst, D.M., Moreno Cordeiro de Sousa, I., Garbe-Schönberg, D.,Kuhn, T., Hein, J.R., Bau, M. 2021. Gallium-aluminum systematics of marine hydrogenetic ferromanganese crusts: Inter-oceanic differences and fractionation during scavenging. Geochimica et Cosmochimica Acta 310, 187–204.
Ernst, D.M., Schier, K., Garbe-Schönberg, D., Bau, M., 2022. Fractionation of germanium and silicon during scavenging from seawater by marine Fe (oxy)hydroxides: Evidence from hydrogenetic ferromanganese crusts and nodules. Chemical Geology 595, 120791.
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