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Article | Disciplines transverses


Une alternative unique pour récupérer et valoriser les métaux critiques

Procédés hydrométallurgiques (récupération des métaux lourds)

Publié le 6 octobre 2016

L’activité recyclage a démarré au Liten en 2010 pour répondre aux questions de fin de vie des batteries Lithium-ion destinées au secteur des transports. Plusieurs projets s’appuyant sur des procédés hydrométallurgiques ont été conduits afin de respecter la réglementation (UE2006/66) qui impose un taux de récupération des matériaux de plus de 50 % sur ces batteries. Rapidement, le positionnement de cette activité de recherche a dépassé le recyclage des batteries pour s’intéresser à la fin de vie des technologies développées au sein du Liten, en particulier celles utilisant des matériaux critiques ou à forte valeur ajoutée. Le Liten se distingue par sa capacité à  développer des procédés de recyclage spécifiques aux technologies arrivées en fin de vie, mais aussi à investiguer de nouvelles filières de valorisation des matières secondaires au travers de ses propres développements technologiques. Il s’inscrit dans une démarche visant à promouvoir l’éco-conception et la réduction de l’impact environnemental des nouvelles technologies de leur conception à leur fin de vie, en passant par leur usage.

L’hydrométallurgie est une famille de procédés d’extraction et de purification qui consistent à séparer les différents métaux contenus dans un minerai ou dans un mélange de matières par un procédé chimique en voie liquide, pour pouvoir les valoriser ensuite. Il n’existe pas d’autres alternatives permettant d’obtenir un niveau de pureté des matériaux aussi élevé (>99%). Toutefois, dans le cadre du recyclage ces procédés ne sont efficaces que si les phases amont de préparation des matériaux sont respectées : démantèlement, broyage ou encore séparation des matériaux afin de concentrer les métaux d’intérêt dans une fraction solide qui est traitée par hydrométallurgie. Les niveaux de récupération atteints sont alors bien supérieurs et l’impact économique et environnemental est minimisé. Par exemple, dans le cas des batteries Lithium-ion, cette approche permet un taux de récupération des matériaux de 80 %.

Les chercheurs s’appuient sur leurs compétences en chimie, génie chimique, électrochimie, techniques analytiques des matériaux et sur une très bonne culture générale en sciences des matériaux.
Cette activité s’adresse :

  • Aux industriels qui souhaitent s’assurer que leurs technologies sont recyclables, la notion légale de responsabilité élargie du producteur les rendant responsables de cet aspect dans certains cas (cas des batteries et déchets d’équipements électroniques et électroniques ou DEEE).  
  • Aux recycleurs qui souhaitent développer de nouvelles filières de valorisation pour les produits issus de leurs procédés ou améliorer leur efficacité.


Les procédés sont mis en œuvre à l’échelle intermédiaire (TRL de 3 à 5 selon les cas) au sein du CEA et prêts pour des transferts industriels.

AVANTAGES


Des procédés efficaces pour récupérer et valoriser les métaux critiques

  • La mise en œuvre des procédés hydrométallurgiques permet de respecter la réglementation en matière de taux de récupération des matériaux, et même d’aller au-delà des exigences.
  • Les matériaux récupérés sont suffisamment purs pour être réutilisés et valorisés dans un nouveau cycle de fabrication.
  • Ces procédés sont moins énergivores que d’autres procédés de recyclage, pour un rendement et des niveaux de puretés supérieurs.

PROJETS

  • En partenariat avec la société SNAM : le Liten accompagne ce recycleur qui souhaite augmenter le rendement de son procédé et la valeur des produits qui en sont issus grâce à l’hydrométallurgie.
  • Dans le cadre du projet ANR RECVAL-HPM, le Liten travaille avec la société TRIADE  (filiale de Veolia spécialisée dans le traitement des DEEE) sur l’intérêt de la récupération d’aimants usagés contenus dans les déchets d’équipements électriques et électroniques et leur valorisation. Il s’agit d’identifier la localisation des aimants dans ce type de déchets, d’étudier les meilleures méthodes pour les valoriser et de récupérer les terres rares par divers procédés dont la voie hydrométallurgique. 
  • Le projet européen CABRISS vise le recyclage de panneaux photovoltaïques en fin de vie et la récupération des métaux à forte valeur ajoutée comme l’argent et le cuivre. 
  • Le projet européen REE4EU s’intéresse à la récupération des terres rares dans les batteries nickel-métal-hydrure par hydrométallurgie afin de réduire leur impact environnemental et maximiser leur valorisation. 
  • Le projet européen RESLAG vise lui la valorisation de substances minérales, sous-produits de la sidérurgie.

REPERES
  • Une dizaine de chercheurs,
  • 10 brevets
  • ​Publications : 
- « Lithium recovery from aqueous solution by sorption/desorption », Julien Lemaire, Lenka Svecova, Fanny Lagallarde Richard Laucournet, Pierre-Xavier Thivel, Hydrometallurgy 143 (2014) 1-11, Elsevier.

- « Hydrometallurgical process for the recovery of high value metals from spent lithium nickel cobalt aluminum oxide based lithium-ion batteries », M. Joulié, R. Laucournet, E. Billy, Journal of Power Sources, 247 (2014) 551-555, Elsevier.


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