L’exploitation minière déploie une technologie innovante pour trouver du cuivre et d’autres métaux EV

Douze ans plus tard, Cuevas est directeur général de la startup Urbix, un producteur de graphite innovant basé à Mesa, en Arizona. Il utilise l’apprentissage automatique pour déterminer comment créer des anodes en graphite uniformes adaptées à une utilisation dans les batteries EV à partir d’une gamme de formes naturelles et synthétiques de graphite. Il a déjà accepté de fournir à SK On, un fabricant sud-coréen de batteries et de puces, du graphite pour ses cellules.

Urbix est l’une des nombreuses startups américaines à développer des méthodes alternatives dans la recherche de nouveaux approvisionnements en minéraux critiques, apportant une innovation cruciale alors que l’approvisionnement en ces matériaux se resserre de plus en plus.

Les gouvernements et les entreprises recherchent de nouvelles sources de minéraux critiques pour répondre à la demande croissante de véhicules électriques, de batteries, d’énergies renouvelables et d’infrastructures d’électrification. Malgré une récente vague d’annonces d’investissements, les analystes prévoient des déficits dans les années à venir. “Si tous les projets prévus sont réalisés, et c’est un grand si, ils pourraient couvrir près des trois quarts des besoins énergétiques à l’avenir”, a déclaré Fatih Birol, directeur exécutif de l’Agence internationale de l’énergie.

La Chine transforme et produit la plupart des minéraux critiques du monde, ce qui fait craindre que les tensions géopolitiques ne coupent leur approvisionnement aux fabricants américains. la Chine restrictions à l’exportation de gallium et de germanium à partir du 1er août sont le dernier exemple. Le soutien du gouvernement aux projets américains a toutefois été mis à disposition, par le biais de projets de loi tels que l’Inflation Reduction Act de l’année dernière, afin d’encourager la production nationale.

Les mineurs ont recherché de nouveaux gisements et investi dans de nouvelles installations de traitement, mais ces les efforts prendront des années, voire des décennies pour commencer à produire. D’autres se tournent vers l’innovation, cherchant de nouvelles façons d’augmenter les rendements et même de récupérer les matériaux des déchets miniers existants.

Apprentissage automatique

L’apprentissage automatique s’avère être un moyen d’augmenter les rendements et de réduire les émissions de carbone provenant du traitement des minéraux critiques.

Le graphite est une forme naturelle de carbone dans laquelle la structure des atomes permet l’énergie à retenir et à répartir au sein d’une batterie, d’où son utilisation comme anode dans les cellules lithium-ion pour batteries. « Une anode stocke l’énergie dans la batterie comme une éponge à vaisselle. Vous le pressez et l’énergie circule », a déclaré Cuevas.

L’industrie des véhicules électriques utilise le plus souvent la forme en flocons, mais Urbix a testé plus de 50 à 60 sources. “Comment pouvons-nous créer un mécanisme de modèle de contrôle prédictif d’apprentissage automatique afin que le processus puisse s’adapter à des flux spécifiques pour créer le même produit final ?” dit Cuevas. “Nous avons créé une recette universelle pour sélectionner des sources de graphite.”

Cuevas a déclaré que grâce à cela Les déchets techniques basés sur l’apprentissage automatique sont considérablement réduits, 80 % de ce qui est utilisé comme matière première étant utilisé dans le produit final. Les rendements sont généralement d’environ un tiers en utilisant des méthodes traditionnelles.

Urbix a reçu un financement de série C et dispose d’une usine pilote en cours d’exécution. Elle construit également une installation de démonstration commerciale. Il vise à commencer à produire 28 000 tonnes par an d’ici 2026 et à atteindre 320 000 tonnes à partir de 2032, en s’approvisionnant en graphite d’Amérique latine, de Madagascar, de Tanzanie et d’Europe du Nord.

Bio-tensioactifs

Un autre innovateur est Locus Fermentation Solutions, une entreprise chimique basée à Solon, dans l’Ohio, qui vise à augmenter les rendements de la production de cuivre en utilisant des bio-tensioactifs provenant de sources naturelles comme la levure. Les bio-tensioactifs sont des produits chimiques provenant de microbes qui brisent la tension superficielle d’un matériau donné. Ils sont couramment utilisés dans les cosmétiques, les soins de santé et les pesticides.

En règle générale, le cuivre est traité de l’une des deux manières suivantes : soit en trempant le minerai broyé dans une solution d’eau et de produits chimiques qui permet aux minéraux cibles de flotter à la surface, soit en dissolvant les roches dans l’acide, appelée lixiviation, permettant aux minéraux de flotter vers le haut. . Locus affirme que l’introduction de bio-tensioactifs dans cette partie du processus augmentera les rendements.

“Nous améliorons la récupération du minerai en appliquant des bio-tensioactifs”, a déclaré Gabi Knesel, vice-président de l’exploitation minière et du traitement des minéraux de l’entreprise.

Locus affirme que ses bio-tensioactifs sont bien meilleurs que les produits chimiques existants pour briser la tension superficielle des roches et se lier au cuivre. En ajoutant des bio-tensioactifs avec les autres produits chimiques pendant le processus de trempage, plus de cuivre flotte à la surface et moins est gaspillé. De même, l’ajout de bio-tensioactifs au processus de lixiviation aide à briser la surface de la roche dissoute, permettant à plus d’acide d’y pénétrer et soulevant ainsi plus de cuivre. Locus affirme que ses bio-tensioactifs augmentent les rendements en cuivre de 7 % et économisent de l’énergie car moins de roche doit être concassée. Elle teste également son procédé sur le minerai de fer et les résidus miniers.

Le cuivre est l’un des métaux clés de la transition verte. Les véhicules électriques, par exemple, utilisent six fois plus de câbles en cuivre que les véhicules à essence.

“Le monde est en train de s’électrifier”, a déclaré Knesel. « Les sociétés minières sont sous pression sur deux fronts : elles doivent fournir la quantité de matériaux nécessaire à la transition et les investisseurs et les communautés exercent également des pressions pour être plus respectueuses de l’environnement. Locus couvre les deux fronts », a-t-elle déclaré.

Locus travaille avec de grandes sociétés minières, dont BHP et

Glencore,

avec des points d’intérêt clés étant l’énergie économisée par la nouvelle technique ainsi qu’un rendement accru, a déclaré Knesel.

Déchets miniers

Les groupes soucieux de l’environnement parlent fréquemment des déchets miniers ou des soi-disant résidus, les sociétés minières moins. Les barrages de résidus se sont effondrés, entraînant d’énormes catastrophes : rupture de la digue à résidus de Brumadinho au Brésil en 2019 a tué 270 personnes et propriétaire de la mine

Vallée

accepté de un règlement de 7 milliards de dollars. Même en dehors des catastrophes, les problèmes de contamination de l’eau et d’autres problèmes environnementaux sont toujours préoccupants.

La startup Phoenix Tailings, basée à Woburn, dans le Massachusetts, voit un potentiel dans ces déchets : elle vise à récupérer les terres rares des résidus. “Nous voulons nettoyer le monde en produisant les métaux dont nous avons besoin”, a déclaré Nicholas Myers, PDG de la société. « À long terme, nous devons trouver davantage de fournisseurs de ces métaux, des terres rares en particulier. »

Phoenix trouve des sites miniers où les déchets de résidus sont exempts d’éléments radioactifs tels que le thorium et l’uranium. Elle extrait et traite ensuite les déchets pour récupérer les terres rares nécessaires aux aimants permanents des technologies vertes telles que les véhicules électriques et les éoliennes offshore. L’idée d’exploiter les déchets miniers n’a pas été essayée à plus grande échelle, selon Myers, et donc des centaines de sites pourraient en théorie utiliser cette méthode pour récupérer les minéraux cibles.

“La quasi-totalité de l’approvisionnement en terres rares provient de Chine, c’est donc un domaine dans lequel nous pensions pouvoir faire la différence”, a déclaré Myers. L’entreprise possède actuellement une installation pilote dans le nord de l’État de New York et déclare ne produire aucun déchet en recyclant ce qui reste du traitement des résidus.

Écrivez à Yusuf Khan à [email protected]