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Posté par Adrien le Vendredi 16/06/2017 à 00:00
Une méthode plus durable pour affiner les métaux
Une équipe de chimistes du Canada a mis au point une méthode permettant de purifier les métaux sans recourir à des solvants et à des réactifs toxiques. Beaucoup moins énergivore que les techniques traditionnelles, cette méthode pourrait réduire considérablement l'impact environnemental (L'impact environnemental est l'ensemble des modifications de l'environnement, qu'elles soient négatives ou positives, dues à un organisme ou à un produit.) de la production de métaux à partir de matières premières ou d'appareils électroniques post-consommation.

"?Avec l'épuisement des gisements naturels de métaux, l'amélioration des méthodes d'affinage et de recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui permet de réintroduire, dans le cycle de production d'un produit, des matériaux qui le composent. L'un des...) des métaux suscite un vif intérêt, mais les technologies révolutionnaires ne sont pas légion?", affirme Jean-Philip Lumb, professeur agrégé au Département de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage...) de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études...) McGill. "?C'est pourquoi notre découverte est si importante.?"

Cette découverte est le fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine. Caractéristique des Angiospermes, il succède à la fleur par transformation du pistil. La paroi de l'ovaire forme le...) d'une collaboration entre le Pr Lumb et Tomislav Fris?i?, de l'Université McGill, à Montréal (Montréal est à la fois région administrative et métropole du Québec[2]. Cette grande agglomération canadienne constitue un centre majeur du commerce, de l'industrie, de la culture, de la finance et des affaires internationales. Montréal a...), et Kim Baines, de l'Université Western, à London, en Ontario. Dans un article publié récemment dans Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large....) Advances, les chercheurs ont décrit leur méthode, qui repose sur l'utilisation de molécules organiques plutôt que de chlore (Le chlore est un élément chimique de la famille des halogènes, de symbole Cl, et de numéro atomique 17.) et d'acide chlorhydrique (L'acide chlorhydrique est une solution aqueuse ayant pour solutés des ions oxonium H3O+ et des ions chlorure Cl-. On peut l'obtenir par dissolution de chlorure d'hydrogène HCl qui est un gaz. Ce dernier est un acide...), pour aider à purifier le germanium, métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux alcalins. Les métaux sont...) qui entre dans la fabrication de nombreux dispositifs électroniques. Les essais en laboratoire réalisés par les chercheurs ont démontré qu'il est possible de recourir à cette méthode avec d'autres métaux, dont le zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément chimique, de symbole Zn et de numéro atomique 30.), le cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et présente...), le manganèse et le cobalt.

Cette étude pourrait marquer un jalon important pour le mouvement de la "?chimie verte?", qui vise à remplacer les réactifs toxiques utilisés dans les procédés de fabrication industriels traditionnels par des produits plus respectueux de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à prendre une dimension...). Jusqu'ici, la plupart des progrès réalisés dans ce domaine reposaient sur les principes de la chimie organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés...) - la synthèse de composés carbonés qui entrent dans la composition des produits pharmaceutiques et des plastiques, par exemple.

"?Les applications de la chimie verte accusent un sérieux retard dans le domaine de la métallurgie (La métallurgie est la science des matériaux qui étudie les métaux, leurs élaborations, leurs propriétés, leurs traitements. Par extension, on désigne ainsi l’industrie...)?", affirme le Pr Lumb. "?Or, en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état...) de durabilité, les métaux sont tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) aussi importants que les composés organiques. Ainsi, de nombreux métaux entrent dans la fabrication des dispositifs électroniques.?"

S'inspirer de la biologie

Il n'existe aucun minerai riche en germanium, métal généralement obtenu au moyen de travaux d'exploitation minière et qui se présente sous forme de mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses qui n'interagissent pas chimiquement. Le résultat de l'opération est une préparation...) composé de nombreux métaux. Une série de processus permet de récupérer le germanium et le zinc de ce mélange.

"?À l'heure (L’heure est une unité de mesure du temps. Le mot désigne aussi la grandeur elle-même, l'instant (l'« heure qu'il est »), y compris en sciences (« heure...) actuelle, il faut recourir à un processus loin d'être écologique pour isoler le germanium du zinc?", explique Kim Baines. La nouvelle méthode conçue par les chimistes de McGill et de l'Université Western "?permet d'effectuer cette opération sans recourir à ce processus?".

Pour concevoir cette méthode, les chercheurs se sont inspirés de la biologie. Les membres du laboratoire du Pr Lumb étudient depuis des années les propriétés chimiques de la mélanine, pigment que l'on trouve dans les tissus humains et qui confère leur couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) à la peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le rôle d'enveloppe protectrice du corps.) et aux cheveux. La mélanine possède également la propriété de se lier aux métaux. "?Nous nous sommes demandé s'il était possible d'utiliser ce biomatériau doté d'une telle fonction comme modèle pour mettre au point (Graphie) des technologies plus efficientes.?"

Les scientifiques ont fait équipe afin de synthétiser une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière possédant les...) dont les propriétés imitent celles de la mélanine. Ainsi, ce "?cofacteur organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.)?" sert de médiateur qui facilite l'extraction du germanium à la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud,...) ambiante, sans utilisation de solvants.

Prochaine étape: utilisation à l'échelle industrielle

Cette méthode s'appuie également sur l'expertise du Pr Fris?i? en mécanochimie, nouveau domaine de la chimie qui s'intéresse à l'utilisation de forces mécaniques - plutôt que de solvants et de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) - dans le but de provoquer des réactions chimiques. Ainsi, des cuves de broyage dans lesquelles se trouvent des boulets d'acier inoxydable (Les aciers inoxydables jouent un grand rôle dans d'innombrables domaines : vie quotidienne, industrie mécanique, agroalimentaire, chimie, transports, médecine, chirurgie, etc. Ce sont des aciers, alliages de fer et...) sont soumises à de rapides vibrations afin de purifier le métal.

"?Les résultats que nous avons obtenus montrent que le travail collaboratif (Le travail est souvent naturellement collectif et collaboratif, c'est-à-dire qu'il fait interagir plusieurs acteurs pour la réalisation de tâches qui visent à atteindre un but commun. La notion de travail collaboratif...) peut favoriser naturellement l'innovation axée sur la durabilité?", affirme le Pr Fris?i?. "?En faisant appel à un nouveau domaine noble de la chimie ainsi qu'à des techniques mécanochimiques sans solvant, nous avons pu mettre au point un processus plus écologique en évitant non seulement le traitement à base de chlore, mais également la production de déchets toxiques provenant de l'utilisation de solvants.?"

La prochaine étape du développement de cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) consistera à démontrer qu'elle peut être avantageuse sur le plan économique lorsqu'elle est utilisée à l'échelle industrielle pour divers métaux.

"?Il reste encore beaucoup de travail à faire avant que nous puissions atteindre les objectifs que nous nous sommes fixés?", affirme le Pr Lumb. "?Mais notre technologie fonctionne pour de nombreux types de métaux et d'oxydes métalliques, et nous croyons qu'elle pourrait être adoptée par l'industrie. Nous sommes à la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne également le cadre social,...) de partenaires avec lesquels nous pourrions exploiter encore davantage cette technologie.?"

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Source: Université McGill
 
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