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La lutte contre la drépanocytose

Un enjeu majeur de santé publique

Chaque année, 275 000 nouveaux cas sont dépistés dans le monde, chez les nourissons. La drépanocytose touche particulièrement les populations d'Afrique et d'Inde. La France n'est pas totalement épargnée avec un enfant pour ...

Homo sapiens découvert hors d'Afrique

Une équipe internationale vient de découvrir le plus ancien fossile d'Homo sapiens jamais découvert en dehors du continent africain : un maxillaire vieux de près de 200 000 ans exhumé sur le mont Carmel au nord d'Israël qui contraint les paléanthropologues à réviser leurs copies. ...

Désintégration du neutron et matière noire 

Pour expliquer divers effets gravitationnels, les physiciens ont été amenés à supposer l'existence d'une « matière noire » à l'intérieur des galaxies et dans l’espace intergalactique. Parmi les hypothèses relatives à sa nature, on suppose l’existence ...

Une symbiose à l'épreuve du milieu

CC SA 3.0 ©Prenn

Duo de choc : les recherches récentes montrent qu’une plante hôte et un champignon peuvent s’associer par-delà leur milieu naturel. Aidée de son symbiote, la plante devient plus résistante.

Le raisinier des mers antillais en voyage au Sénégal

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L'essor du taxi aérien

Une interview de Claude Le Tallec, Chargé de mission "Transport aérien personnel" à l'ONERA. 

Qu'est-ce qui, à l'heure actuelle, favorise l'émergence de la thématique des voitures volantes ?

Le notion de « voiture volante » ...

L'horloge nucléaire

Ce qui caractérise la performance d’une horloge, c'est la faiblesse de sa dérive au cours du temps : de combien diffère chaque jour l'heure qu'elle indique par rapport à sa référence ; autrement dit au bout de quelle durée se décale-t-elle d’une seconde ?

Le génome de la rose décrypté

By LaitcheLink to My Website. - Own work, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4023663

Notre amie la rose

De toutes les plantes ornementales, les roses sont parmi les plus cultivées au monde, que ce soit pour l'agrément que les rosiers confèrent aux ...

La biolixiviation

Les impacts environnementaux et sociaux des industries minières et le besoin accru de certains métaux comme les terres rares pour les appareils électroniques modernes rendent urgente l'élaboration de solutions nouvelles pour traiter les minerais ou récupérer dans les déchets des éléments de plus en plus recherchés. C'est ce que pourrait apporter un procédé, la biolixiviation.

Une solution biotechnologique éprouvée

La biolixiviation, c’est-à-dire l’extraction de métaux grâce à des micro-organismes, est une technique déjà utilisée pour produire 5 % de tout l’or mondial et 20 % du cuivre et, de façon plus marginale, pour l’extraction du nickel, du zinc, du cobalt et de certaines terres rares. Son développement industriel a réellement débuté il y a moins de 20 ans.
Le procédé s'applique à des réserves de minerai, c’est-à-dire de roches suffisamment riches en minéraux d’intérêt. Il nécessite de grandes quantités d’eau, que l’on rend généralement acide et des micro-organismes préléablement sélectionnés (bactéries, archées ou champignons) qui vont faire le travail d’extraction des minéraux intéressants. Bien souvent, l’apport d'oxygène est nécessaire et parfois, pour certains micro-organismes, l'apport en sucres.

La biolixiviation peut s’effectuer par deux voies. Une voie statique qui consiste à verser directement la solution sur le minerai stocké dans un vallon, une cuvette que l’on a imperméabilisée et au fond de laquelle on récupère les métaux dissous. Et une voie dynamique qui consiste à broyer et concasser finement le minerai pour le placer dans de grands réservoirs appelés bioréacteurs. Le contenu de la cuve est alors sans cesse agité afin d’améliorer la surface de contact entre bactéries et minerai et de rendre l’oxygène plus facilement disponible. Avec l’expérience, on a appris à optimiser la température, l’acidité, la vitesse de mélange, les apports en oxygène, en dioxyde de carbone ou en sucres pour que les microorganismes gagnent en productivité.

Plusieurs atouts économiques

Comparée aux méthodes traditionnelles de récupération des minéraux que sont la pyrométallurgie (extraction par fusion des roches) ou l’hydrométallurgie (extraction par dissolution chimique de la roche), la biolixiviation, qui peut aussi être appelée bio-hydrométallurgie, utilise peu d’énergie, produit beaucoup moins de sous-produits et surtout beaucoup moins de polluants. En outre, la mise en oeuvre est relativement peu coûteuse et permet d’extraire des minéraux à partir de minerais pauvres ou de résidus miniers dont l’exploitation traditionnelle ne serait pas rentable. Ainsi, au Chili par exemple, où la quasi-totalité des minerais riches en cuivre ont été exploités, la biolixiviation a pris le relais pour les ressources restantes à faible teneur en métal. En Ouganda, cela fait maintenant une dizaine d’années que les stériles des mines de cuivre sont utilisées pour produire du cobalt. Cependant, le procédé est beaucoup plus lent et, mal conduit, il peut aussi mener à des catastrophes environnementales. Ainsi, la mine finlandaise de Talvivaara, qui avait mis en place un procédé de biolixiviation pour récupérer nickel, zinc, cobalt et cuivre depuis un minerai faiblement concentré dans les années 2000 a connu d’importantes fuites et défauts d’imperméabilisation qui ont ravagé les eaux aux alentours, avec notamment une fuite d’uranium qui a mené l’entreprise à la faillite.

Une clé pour les terres rares ?

Les terres rares (qui comprennent les 15 lanthanides plus le scandium et l’yttrium) sont des matériaux très prisés en électronique, dans les industries des énergies renouvelables, ou encore pour des applications en optique, en raison de leurs propriétés paramagnétiques et luminescentes. Malgré leur nom, les terres rares sont plutôt abondantes dans la croûte terrestre, mais elles sont très dispersées et ne font pas de filons ou de minerais très concentrés. Par conséquent, leur extraction est compliquée et très coûteuse. L’approvisionnement mondial est aux mains de la Chine (90%) via l’exploitation des sous-produits d’autres industries minières, notamment du fer et du cuivre. Flambée des prix, risque de rupture d’approvisionnement sont des motivations très fortes pour trouver des méthodes alternatives à leur extraction. Parmi elle, la « biolixiviation urbaine », qui consiste à extraire les métaux intéressants des déchets électroniques via des microorganismes, a donné lieu à des réussites intéressantes pour récupérer des éléments rares présents dans des lampes fluorescentes ou des aimants de disques durs. En tout état de cause, le procédé semble être promis à un bel avenir. D’une part, parce que les études menées sur les micro-organismes extrêmophiles se développent, ce qui permet d’améliorer encore les rendements et les conditions de la biolixiviation. A titre d’exemple, des souches de bactéries qui continuent d’être actives en milieu salé permettent de continuer les activités minières dans des pays où l’eau douce s’est faite rare. D’autre part, parce que c’est aussi une technique que l’on envisage pour l’exploitation des minéraux sur d’autres corps célestes (Lune, Mars, astéroïdes) ; des études menées sur la station internationale ayant montré que certains microorganismes extrêmophiles terrestres étaient capables de résister aux conditions extrêmes de l’espace (températures, vide, radiations). Enfin, parce qu’elle sert aussi depuis longtemps comme base pour des opérations de dépollution des sols, on parle alors de bioremédiation par les bactéries.
Publié le 03/05/2018

En savoir plus 

http://www.brgm.fr/projet/biotechnologies-viennent-secours-valorisation-environnement

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De la lumière superfluide
Des chercheurs ont réussi à produire de la lumière superfluide à température ambiante

C'est la récente prouesse d'une équipe italo-canadienne réunissant l'Ecole Polytechnique de Montréal et le CNR Nanotec de Lecce : produire une lumière capable de s'écouler comme un liquide "parfait", entourant le moindre obstacle sans jamais s'évanouir. On le sait depuis Einstein, la lumière est un flux de photons, des particules élémentaires qui véhiculent l'énergie, a priori sans interagir ensemble, à l'instar d'un gaz parfait. D'où l'idée des physiciens russes et américains Agranovich et Hopfield en 1958 de plonger la lumière dans des semi-conducteurs pour associer les photons à des excitons –  paires électron-trou comparables à l'électron et au proton d'un atome d'hydrogène - ; de cette union, se formerait alors des "polaritons" - des quasiparticules susceptibles d'interagir mutuellement comme le font les molécules d'eau par exemple. Il faudra attendre 1992 pour que le physicien français Claude Weisbuch et ses collaborateurs réussissent à en produire dans des micro-cavités optiques.

En 2009, au laboratoire français Kastler Brossel est observé un phénomène dit de "condensation" à des températures proches du zéro absolu (-273,15°C). Les atomes se resserrent, agissent de manière identique, au point qu'il devient impossible de les distinguer ; se forme alors un superfluide lumineux, ne laissant aucune trace, ne faisant aucune vague et s'écoulant sans aucune résistance. La même chose avait été observée pour l'hélium ; liquéfiable à -269°C, ce gaz noble peut bouillir sans produire une seule bulle, contourner le moindre obstacle et produire ce que l'on appelle "l'effet fontaine" : le liquide traverse en un jaillissement des tubes capillaires, desquels il ne pourrait même pas s'échapper sous sa forme gazeuse.

L'équipe italo-canadienne vient de réussir la prouesse de concevoir de la lumière superfluide à température ambiante à partir d'un film constitué de molécules organiques d'un dixième de millimètre, ce qui rend plus simple encore sa fabrication et son utilisation. Alberto Bramati du laboratoire Kastler Brossel nous éclaire : « Dans les semiconducteurs que nous avons utilisés en 2009 pour observer la lumière superfluide, les excitons ne peuvent exister qu'à basse température car leur énergie de liaison est trop faible par rapport à l'énergie thermique (kT) à température ambiante. Mais dans le matériau organique utilisé dans cette expérience, les excitons sont beaucoup plus résistants car leur énergie de liaison est plus grande ; les polaritons deviennent alors observables à température ambiante ».

Et ce fluide n'a rien perdu de sa luminosité : il permet même de suivre plus facilement la propagation des photons. D'aucuns imaginent déjà une application aux ordinateurs optiques, qui fonctionneraient beaucoup plus rapidement, de consommeraient moins d'énergie, en n'engendrant aucune chaleur, aucune interférence magnétique. « La lumière superfluide serait insensible à la présence de défauts ou impuretés dans les circuits optiques, on pourrait donc espérer améliorer la transmission de signaux ». Ce nouvel état de la lumière pourrait aussi permettre de reproduire d'importants phénomènes à très petite échelle ; par exemple, en créant une vague acoustique dans une grande étendue de lumière liquéfiée, elle serait prise au piège et pourrait créer un mini-trou noir !

Pour en savoir plus

https://www.nature.com/articles/nphys4147

Yannis Benzaïd
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