Un nouveau moyen de transport du platine dans la croûte terrestre

Les éléments chimiques du groupe du platine (appelés platinoïdes) sont parmi les métaux les plus prisés par les nouvelles technologies, avec des prix pour certains d’entre eux jusqu’à ~10 fois supérieurs à celui de l’or. Cependant, ils sont aussi rares que l’or, avec des teneurs moyennes dans la croûte terrestre inférieures à 1 milligramme par tonne de roche. Ils sont réputés pour être extrêmement peu solubles et peu mobiles dans les fluides naturels et solvants technologiques. Quelles sont alors les conditions permettant une concentration de platinoïdes dans la nature économiquement exploitable qui doit être au moins 1000 fois supérieure ?

Un consortium d’équipes françaises vient d’apporter une réponse à cette question fondamentale. En utilisant la spectroscopie in-situ d’absorption de rayons X sur synchrotron, couplée à des simulations de dynamique moléculaire (voir l’image ci-dessous), les chercheurs ont mesuré la solubilité et l’état moléculaire du platine dans des fluides hydrothermaux typiques de ceux de la croûte terrestre. De tels fluides contiennent du sulfure, sulfate et chlorure et, en plus faibles quantités, les ions radicalaires [S3•]−. Il se trouve que ce sont les ions [S3•]− qui se lient très fortement au Pt permettant son transport à des teneurs jusqu’à 10,000 fois supérieures que n’importe quel autre composé de soufre ou de chlore peut assurer.

Ces ions radicalaires servent de véritables ‘camions’ qui sont capables de déplacer des dizaines voire des centaines de grammes de Pt par mètre cube de fluide dans la croûte terrestre. Ce transport massif et efficace est le premier facteur nécessaire à la formation des gisements. Cette découverte oblige à reconsidérer les modèles de formation des gisements de platinoïdes et pourrait aider à localiser de nouvelles ressources, ainsi qu’à améliorer le traitement des minerais et les procédés de synthèse de nanomatériaux de ces métaux très recherchés.

Image 3D instantanée du platine dans un fluide hydrothermal, obtenue par dynamique moléculaire et couplée à la spectroscopie in-situ, pour révéler les espèces aqueuses avec le soufre qui transportent le métal dans la croûte terrestre. Crédit : Clément Laskar

En savoir plus

The trisulfur radical ion S3•− controls platinum transport by hydrothermal fluids –PNAS, August 24, 2021, 118 (34) G.S. Pokrovski, M.A. Kokh, E. Desmaele, C. Laskar, E.F. Bazarkina, A.Y. Borisova, D. Testemale, J.-L. Hazemann, R. Vuilleumier, G. Ferlat, A.M. Saitta. https://doi.org/10.1073/pnas.2109768118

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