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Des éléments de terres rares sur les volcans pour un avenir plus propre ? // Rare earth elements on volcanoes for a cleaner future ?

Un nouveau rapport publié le 24 septembre 2024 par des chercheurs de l’Université nationale australienne et l’Université de l’Académie chinoise des sciences nous apprend qu’un mystérieux type de magma découvert sur des volcans éteints à travers le monde pourrait contenir une réserve abondante d’éléments de terres rares essentiels à la fabrication de véhicules électriques, éoliennes et autres technologies propres.
Les éléments de terres rares, tels que le lanthane, le néodyme et le terbium, permettraient au monde d’abandonner sa longue et destructrice relation avec les combustibles fossiles qui contribuent au réchauffement de la planète. En fait, ces éléments de terres rares, ne sont pas aussi rares qu’on pourrait le penser, mais ils sont difficiles à extraire car on les trouve souvent en faibles concentrations. Alors que la demande pour ces éléments augmente, de nombreux pays s’efforcent de trouver de nouvelles sources pour rompre leur dépendance à la Chine, qui domine actuellement la chaîne d’approvisionnement.
L’étude a été inspirée par la découverte en 2023 d’un intéressant gisement de terres rares à Kiruna, une ville minière suédoise dont l’économie dépend d’une énorme réserve de minerai de fer formée il y a environ 1 600 millions d’années suite à une intense activité volcanique.
Les auteurs de l’étude se sont demandés pourquoi des terres rares se trouvaient en Suède. Ils voulaient savoir s’il s’agissait d’un accident géologique ou d’une caractéristique inhérente à des volcans riches en fer qui les rendrait également riches en terres rares.
Le problème est que ce type de volcan est extrêmement rare. Un scientifique a déclaré : « Nous n’avons jamais vu de magma riche en fer jaillir d’un volcan actif, mais nous savons que certains volcans éteints, vieux de millions d’années, ont connu ce type d’éruption énigmatique. »

Faute de pouvoir se rendre sur le terrain, les scientifiques ont simulé une chambre magmatique dans leur laboratoire en utilisant une roche synthétique ayant une composition semblable à celle de ces volcans éteints. Ils l’ont placée dans un four sous pression et l’ont portée à des températures extrêmement élevées. Une fois que la roche a fondu et est devenue « magmatique », le magma riche en fer a absorbé tous les éléments de terres rares de son environnement. Les chercheurs ont conclu que ce magma riche en fer était jusqu’à 200 fois plus efficace pour concentrer les terres rares que le magma qui jaillit des volcans lors d’éruptions classiques. Les résultats laissent supposer qu’il pourrait y avoir des gisements inexplorés de terres rares sur des volcans éteints à travers le monde, notamment aux États-Unis, au Chili et en Australie.
Beaucoup de ces sites sont déjà exploités pour le minerai de fer. La situation pourrait donc devenir bénéfique à la fois pour les entreprises et pour l’environnement. De cette façon, les entreprises pourraient tirer davantage de valeur de la mine.
Un problème est que l’extraction des terres rares génère des problèmes environnementaux en raison de l’utilisation de produits chimiques toxiques qui peuvent polluer le sol et les eaux souterraines. Des groupes de défense des droits de l’homme ont également signalé des cas de violations des droits de l’homme dans la chaîne d’approvisionnement, notamment avec le travail des enfants. Certains scientifiques pensent qu’il faudrait se concentrer davantage sur le recyclage des éléments de terres rares existants plutôt que sur leur extraction. Une étude récente a révélé que les matériaux provenant d’anciens téléphones portables, de véhicules électriques et d’autres sources pourraient constituer une source importante, et jusqu’à présent négligée, de terres rares. Ils pourraient réduire considérablement le besoin d’exploitation minière.
Source : CNN.

 

Vue de la mine de fer de Kiruna qui dispose de la plus importante réserve européenne d’éléments de terres rares (Crédit photo ; LKAB)

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A new report released by researchers from the Australian National University and the University of the Chinese Academy of Sciences on September 24th, 2024 informs us that a mysterious type of magma found within extinct volcanoes scattered around the world could contain an abundant supply of rare earth elements, crucial ingredients for electric vehicles, wind turbines and other clean technologies.

The research was inspired by last year’s discovery of an enormous deposit of rare earth elements in Kiruna, a Swedish mining town that sits upon a huge mass of iron-ore, formed around 1,600 million years ago following intense volcanic activity.

The authors of the study wondered why the rare earths were there. They wanted to understand whether it was a geological accident, or something inherent about those iron-rich volcanoes that makes them rich in rare earth elements.

The problem is that this type of volcano is incredibly rare. One scientist said : “We have never seen an iron-rich magma erupt from an active volcano, but we know some extinct volcanoes, which are millions of years old, had this enigmatic type of eruption.” So the scientists simulated a magma chamber in their lab using a synthetic rock with a similar composition to those from these extinct volcanoes, putting it into a pressurized furnace and heating it to extremely high temperatures.

Once the rock melted and became “magmatic,” the iron-rich magma absorbed all the rare earth elements from its surrounding environment. The researchers concluded this iron-rich magma was up to 200 times more efficient at concentrating rare earths than the magma that commonly erupts from regular volcanoes. The findings suggest there could be unexplored deposits of rare earths in extinct volcanoes across the world, including in the United States, Chile and Australia.

Many of these sites are already mined for iron-ore, making it a potential “win-win” for companies and the environment. In this way, companies could get more value from the mine.

Rare earth mining has been plagued with environmental problems because of the use of toxic chemicals which can pollute the soil and groundwater. Human rights groups have also reported allegations of human rights abuses in the supply chain, including child labor. Some experts have suggested there should be more of a focus on recycling rare earth elements rather than mining. A recent study found materials from old cell phones, electric vehicles and other sources could provide a huge and overlooked source of rare earths that could vastly reduce the need to mine.

Source : CNN.

La cendre de l’Etna pour filtrer les eaux usées // Mt Etna’s ash to filter wastewater

Lors des paroxysmes, l’Etna émet souvent de volumineux panaches de cendres qui retombent sur les pentes du volcan et perturbent la vie dans les bourgades sous le vent. Il arrive même que le trafic aérien doive cesser momentanément à l’aéroport Fontanarossa de Catane.

A côté de ces désagréments, la cendre de l’Etna fertilise le sol, comme on peut s’en rendre compte en regardant les vergers et les jardins sur les pentes du volcan.

Aujourd’hui, une nouvelle utilisation de la cendre pourrait voir le jour. En relation avec des organismes comme le Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e Ambiente, deux chercheurs de l’Université de Catane ont élaboré un projet – baptisé Agritech – visant à réutiliser la cendre dans les systèmes de phytoépuration afin d’augmenter leur efficacité et leur durabilité.
L’un des objectifs d’Agritech est en effet « l’identification de substrats à faible coût, provenant de préférence de processus de production et de cycles de récupération, avec des performances de traitement élevées afin de réduire l’empreinte superficielle des systèmes de zones humides construites et d’augmenter leur durabilité, également en termes économiques. »
C’est pourquoi les laboratoires Di3A évaluent actuellement l’utilisation de matériaux filtrants innovants, parmi lesquels les dépôts pyroclastiques de l’Etna, comme substrat pour les systèmes de phytoépuration destinés au traitement des eaux usées urbaines, c’est-à-dire des écosystèmes artificiels (également appelés « zones humides artificielles » ou zones humides construites), dans lesquels sont reproduits les processus d’épuration caractéristiques des zones humides, obtenus principalement par l’action combinée du sol, de la végétation et des micro-organismes.
Ces systèmes de phytoépuration présentent plusieurs avantages, tels qu’une consommation d’énergie faible ou nulle, une simplicité d’exploitation et de maintenance, de faibles coûts de gestion et de maintenance, un traitement efficace des eaux usées et une fiabilité même dans des conditions de fonctionnement extrêmes. C’est pourquoi les systèmes de phytoépuration sont particulièrement adaptés au traitement des eaux usées urbaines des petites et moyennes collectivités, tant en cas de rejet dans les plans d’eau et sur le sol qu’en cas de réutilisation agricole.
Ces systèmes sont également en mesure de répondre aux exigences établies par la nouvelle directive européenne sur le traitement des eaux usées urbaines du 10 avril 2024 qui impose l’obligation d’appliquer un traitement secondaire aux eaux usées urbaines dans toutes les agglomérations à partir de mille équivalents habitants d’ici 2035. Par ailleurs, selon les directives communautaires, les stations d’épuration des eaux usées urbaines devront atteindre l’objectif de neutralité énergétique d’ici 2045.
Source : La Sicilia.

Photo: C. Grandpey

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During paroxysms, Mount Etna often emits voluminous plumes of ash that fall back on the slopes of the volcano and disrupt life in downwind villages. Sometimes, air traffic even has to stop temporarily at Catania’s Fontanarossa airport.
Beside these inconveniences, Mt Etna’s ash fertilizes the soil, as can be seen when looking at the orchards and gardens on the slopes of the volcano.
Today, there could emerge a new use for the ash. In conjunction with organizations such as the Dipartimento di Agricoltura, Alimentazione e Ambiente, two researchers from the University of Catania have developed a project – called Agritech – aimed at reusing the ash in phytoremediation systems in order to increase their efficiency and sustainability.
One of Agritech’s objectives is in fact « the identification of low-cost substrates, preferably from production processes and recovery cycles, with high treatment performance in order to reduce the surface footprint of constructed wetland systems and increase their sustainability, also in economic terms. »
For this reason, Di3A laboratories are currently evaluating the use of innovative filter materials, including pyroclastic deposits from Mt Etna, as a substrate for phytorremediation systems for the treatment of urban wastewater, i.e. artificial ecosystems (also called « artificial wetlands » or constructed wetlands), in which the purification processes characteristic of wetlands are reproduced, obtained mainly by the combined action of soil, vegetation and microorganisms.
These phytoremediation systems have several advantages, such as low or zero energy consumption, ease of operation and maintenance, low management and maintenance costs, efficient wastewater treatment and reliability even in extreme operating conditions. For this reason, phytoremediation systems are particularly suitable for treating urban wastewater in small and medium-sized communities, both in the case of discharge into bodies of water and on the ground and in the case of agricultural reuse.
These systems are also able to meet the requirements established by the new European directive on urban wastewater treatment of 10 April 2024, which imposes the obligation to apply secondary treatment to urban wastewater in all agglomerations starting from a thousand population equivalents by 2035. Furthermore, according to Community directives, urban wastewater treatment plants must achieve the objective of energy neutrality by 2045.
Source: La Sicilia.
https://www.lasicilia.it/

Réchauffement climatique : plus d’incendies de végétation signifie plus d’émissions de CO2 // Global warming : more wildfires means higher CO2 emissions

Les médias ont diffusé des images spectaculaires et dramatiques des incendies qui ont ravagé la Grèce, avec d’énormes dégâts aux zones habitées et aux infrastructures. Avec des vagues de chaleur plus fréquentes avec le réchauffement climatique, on observe des incendies de végétation dans de nombreuses régions du monde, même dans l’Arctique où des « feux zombies » continuent de brûler en hiver.
Une nouvelle étude – la première du genre – réalisée par l’Université d’East Anglia et d’autres institutions basées en Grande-Bretagne nous informe que les incendies de forêt ont laissé échapper des quantités importantes de CO2 en 2023-2024. L’étude, intitulée « State of Wildfires », a été publiée dans la revue Earth System Science Data.
Les incendies dans les zones naturelles ont provoqué 8,6 milliards de tonnes d’émissions de CO2 dans le monde entre mars 2023 et février 2024, soit 16 % de plus que la moyenne. Une saison d’incendies relativement calme dans la savane africaine a empêché la saison 2023-2024 de battre un nouveau record d’émissions de CO2 au niveau mondial.
Les émissions de CO2 pendant les incendies dans les forêts boréales du Canada ont été plus de neuf fois supérieures à la moyenne des deux dernières décennies. Elles ont contribué à près d’un quart des émissions mondiales. Dans le seul Canada, les incendies ont entraîné l’évacuation de 232 000 personnes et huit pompiers ont perdu la vie. D’autres régions du monde ont été victimes d’incendies à grande échelle, comme l’Amazonie avec le Brésil, la Bolivie, le Pérou et Venezuela. Le feu a également ravagé l’île de Maui à Hawaï ainsi que la Grèce.
Les auteurs de l’étude expliquent que le réchauffement climatique a rendu plus probables les conditions météorologiques favorisant les incendies. Ils ont constaté que l’influence humaine a augmenté d’au moins un facteur 20 la probabilité de conditions météorologiques propices aux incendies dans l’ouest de l’Amazonie. Si l’humanité continue de produire de grandes quantités de gaz à effet de serre, les incendies gigantesques deviendront plus fréquents. Selon une étude publiée en juin 2024 dans Nature Ecology & Evolution, au cours des deux dernières décennies, avec le réchauffement de la planète causé par l’activité humaine, la fréquence et l’intensité des incendies de forêt extrêmes ont plus que doublé dans le monde.
Source : Médias d’information internationaux.

Incendie de forêt en Californie (Crédit photo: U.S. Forest Service)

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Incendies de forêt au Canada

En 2024, les incendies de forêt au Canada ont été le prolongement de ceux de 2023 qui avaient battu des records. Le pays a connu une saison des incendies inhabituellement longue en 2023, avec des foyers jusqu’à l’automne. Des incendies « zombies » ont couvé pendant l’hiver et environ 150 se sont rallumés dès février 2024. Début mai 2024, de grands incendies de forêt ont éclaté en Alberta, en Colombie-Britannique et au Manitoba. Peu de temps après, d’autres ont également éclaté en Saskatchewan, dans les Territoires du Nord-Ouest et à Terre-Neuve-et-Labrador.
Les incendies de 2024 ont forcé l’évacuation de dizaines de milliers de personnes dans des localités à travers le pays, dont plus de 7 000 à Labrador City et plus de 25 000 à Jasper, en Alberta. L’incendie de Jasper a détruit un tiers des structures de la ville et a été l’une des catastrophes naturelles les plus coûteuses de l’histoire du Canada.
Selon les chiffres publiés début août, la saison des feux de forêt de 2024 devrait connaître la deuxième plus forte émission de carbone après la saison historiquement destructrice de 2023. C’est ce que révèlent les mesures effectuées par le Service de surveillance de l’atmosphère Copernicus qui ont débuté en 2003. La fumée émise par les incendies a réduit la qualité de l’air aux États-Unis et au Canada et a atteint le Mexique et l’Europe. Deux décès liés aux incendies ont été signalés : un pompier tué par la chute d’un arbre en Alberta et un pilote d’hélicoptère dans les Territoires du Nord-Ouest qui s’est écrasé alors qu’il participait à la lutte contre les feux de forêt.
Source : Canadian Forest and Firefighter Services.

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The media have relaesed dramatic pictures of the wildfires that ravaged Greece, with huge damage to residential areas and infrastructure. With hetwaves becomeing more frequent with global warming, wildfires are observed in many regions of the world, even in the Arctic whre ‘zombie fires’ are burning even in winter.

A new study – the first of its kind – acrried out by the University of East Anglia and other institutions based in Britain informs us that wildfires released significant quantities of CO2 into the air in 2023-2024. The study, entitled « State of Wildfires », was published in the journal Earth System Science Data.

Fires in natural areas caused 8.6 billion tonnes of CO2 emissions worldwide between March 2023 and February 2024, which is 16 percent above average. Only a relatively calm fires season in the African savannah prevented the 2023-2024 season from breaking a fresh record for CO2 emissions at the global level.

Emissions from fires in Canada’s boreal forests were more than nine times greater than the average over the past two decades. They contributed to almost a quarter of global emissions. In Canada alone, the fires forced the evacuations of 232,000 people and eight firefighters lost their lives.

Other areas that also suffered included the Amazon (Brazil, Bolivia, Peru, Venezuela), Hawaii (mainly on the island of Maui) and Greece.

The authors of the study concluded that global warming has made weather conditions favouring the fires more likely. They found that human influence has increased by at least a factor of 20 the probability of weather conditions conducive to fires in the western Amazon. If humanity continues to produce large amounts of greenhouse gas, major fires will become more likely. According to a study published in June 2024 in Nature Ecology & Evolution, over the past two decades as human activity has warmed the planet, the frequency and intensity of extreme wildfires has more than doubled worldwide.

Source : International news media.

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Wildfires in Canada

The 2024 wildfires in Canada began as an extension of the record-setting 2023 wildfires. The country experienced an unusually long fire season in 2023 that had extended into the autumn; these ‘zombie ‘ fires smouldered through the winter and about 150 re-ignited as early as February 2024. By early May 2024, large wildfires had broken out in Alberta, British Columbia, and Manitoba. Soon after, there were also significant fires in Saskatchewan, the Northwest Territories, and Newfoundland and Labrador.

The 2024 fires have forced the evacuation of tens of thousands of people in communities throughout the country, including over 7,000 from Labrador City and over 25,000 in Jasper, Alberta. The Jasper wildfire destroyed one-third of the town’s structures and was one of the most expensive natural disasters in Canadian history.

According to the figures released in early August, the 2024 wildfire season is poised to have the second-highest carbon emissions since the Copernicus Atmosphere Monitoring Service measurements began in 2003, behind only the historically destructive 2023 season. Smoke from the fires has reduced air quality through the United States and Canada and has reached as far as Mexico and Europe. There have been two fatalities reported related to the fires: one firefighter killed by a falling tree in Alberta, and a helicopter pilot in the Northwest Territories who crashed while assisting with wildfire management.

Source : Canadian Forest and Firefighter Services.

Séismes et industrie pétrolière au Texas // Earthquakes and oil indusrtry in Texas

Par sa taille, le Texas est le deuxième plus grand État des États-Unis après l’Alaska. Contrairement à l’Alaska, il n’est pas connu pour son activité sismique. Cependant, un essaim comprenant plus de 100 séismes a été enregistré dans l’ouest du Texas entre le 22 et le 29 juillet 2024, avec déclaration de l’état de catastrophe. L’événement le plus significatif de l’essaim jusqu’à présent avait une magnitude de M5,1 le 26 juillet. Par son intensité, c’est le 6ème événement de l’histoire du Texas.
L’ouest du Texas connaît une hausse significative de l’activité sismique depuis 2019, et les scientifiques de l’USGS pensent qu’elle est probablement étroitement liée à l’exploitation du pétrole dans la région. L’un d’eux a déclaré : « Nous pouvons dire avec certitude que ces phénomènes sont liés à l’extraction du pétrole et du gaz. »
En effet, l’activité sismique est très probablement à mettre en relation avec de nouvelles techniques de forage du pétrole et du gaz naturel qui permettent aux entreprises de forer non seulement en profondeur, mais aussi horizontalement le long d’un gisement de pétrole. De cette façon, les compagnies pétrolières atteignent des gisements de pétrole et de gaz naturel qui sont les restes décomposés de plantes et d’animaux qui existaient dans d’anciens océans. Lorsque le pétrole remonte vers la surface, l’eau salée, qui peut avoir des millions d’années, remonte également. C’est ce qu’on appelle « l’eau produite » (produced water) et elle remonte en grande quantité. Le rapport pétrole/eau salée est faible. Il équivaut à 5, 10 ou même 20 barils d’eau salée pour un baril de pétrole. Cette eau préhistorique est beaucoup plus salée que l’eau de l’océan et ne peut pas être rejetée dans les rivières ou même dans l’océan car elle peut contenir des contaminants tels que des hydrocarbures. Au lieu de cela, elle doit être renvoyée profondément sous pression sous terre, à une profondeur où elle ne risque pas de s’infiltrer dans les eaux souterraines. Ce processus s’appelle « élimination de l’eau salée » (‘saltwater disposal’). Il a été prouvé que les grandes quantités d’eau renvoyées sous pression sous terre peuvent à leur tour provoquer des séismes.
Le Texas enquête sur les séismes enregistrés dans le dernier essaim. La Railroad Commission of Texas, qui régule l’industrie pétrolière et gazière de l’État, a indiqué qu’elle étudiait d’éventuels liens entre les séismes et l’injection de fluides dans le sol pour l’extraction de produits pétroliers.
Aujourd’hui, les entreprises tentent de réduire la sismicité causée par l’injection souterraine d’eau produite. Plusieurs d’entre elles dans la région ont déjà transformé des puits d’évacuation d’eau salée profonds en puits d’évacuation d’eau salée superficiels. Une inspection des puits d’évacuation d’eau salée dans un rayon de 4 kilomètres autour de l’épicentre de l’essaim sismique est actuellement en cours. Deux puits d’évacuation profonds ont déjà été fermés à la suite de ces inspections.
Source : Médias d’information américains.

 

Le Texas, 695 662 km² est seulement dépassé en superficie par l’Alaska. Le deux états sont de gros producteurs de pétrole. L’Alaska est une terre volcanique et sismique alors que le Texas est en théorie beaucoup plus calme d’un point de vue géologique. Pour rappel, Austin est la capitale du Texas qui rassemble quelque 30 millions d’habitants.

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Texas is the second largest State in the United States after Alaska. Contrary to Alaska it is not known to be seismically active. However, a swarm including more than 100 earthquakes struck West Texas between July 22nd to 29th, 2024, prompting the declaration of a state of disaster. The strongest event in the series thus far was M5.1 on July 26th, making it the 6th strongest earthquake in Texas history.

West Texas has seen a significant increase in seismic activity since 2019, and USGS scientists believe it is probably closely linked to local oil fields. One of them said : “We can say with confidence that these are related to oil and gas extractions. »

Indeed, the earthquakes are very likely linked to new forms of oil and natural gas drilling technology that allow companies to drill not just down into the earth but horizontally along an oil formation. In this way, oil companies are reaching deeply buried oil and natural gas deposits that are the decomposed remnants of plants and animals in ancient oceans. When the oil comes up, the salt water, which can be millions of years old, also comes up. This is called « produced water » and it comes up in large quantities. The ratio of oil to saltwater is low. It can be five or 10 or even 20 barrels of salt water for every barrel of oil. This prehistoric water is much saltier than ocean water and can’t be disposed of in rivers or even the ocean, in part because it can contain contaminants such as hydrocarbons. Instead, it must be pumped back deep underground where it cannot leech into groundwater, a process called ‘saltwater disposal.’ It has been proved that the large amounts of water being pumped underground in turn can cause earthquakes.

After the last swarm, Texas is investigating the earthquakes. The Railroad Commission of Texas, which regulates the state’s oil and natural gas industry, has indicated that it was looking into any connections between the quakes and the injection of fluids into the ground for the extraction of petroleum products.

Companies are trying to reduce seismicity caused by underground injection of produced water. Several of them in the area have already converted deep saltwater disposal wells to shallow saltwater disposal wells. Therre is currently an inspection of saltwater disposal wells within 4 kilometers of the cluster of earthquakes. Two deep disposal wells in the area has already benn shut following inspections.

Source : US news media.