Catalyse par des métaux issus du recyclage : valorisation directe de déchets – CAREME

Les déchets électroniques apparaissent comme une alternative séduisante aux minerais naturels pour l’approvisionnement en métaux précieux pour les économies occidentales. Néanmoins leur exploitation reste limitée, principalement pour des raisons d’échelle, dues à la forte variabilité de la matière première. En parallèle, la demande en métaux précieux pour des applications en chimie augmente, en raison de leur performance en catalyse, homogène et hétérogène. Nous proposons dans ce projet d’étudier des cycles efficaces de production de catalyseurs, directement à partir de déchets électroniques, sans passer par la phase de raffinage des métaux précieux. Ce développement nécessite la maitrise des autres éléments contenus dans les déchets (métaux, organiques…), qui peuvent avoir un impact négatif (ou positif !) sur les propriétés d’usage des catalyseurs préparés. Nous proposons d’étudier les défis techniques liés à l’approche dans le domaine de la synthèse en chimie fine, à travers des investigations détaillées sur des applications sélectionnées dans la catalyse homogène et hétérogène, avec un focus sur le palladium, un métal précieux étonnement négligé lors du retraitement des déchets électroniques.
L’objectif scientifique du projet est d’étudier l’impact des impuretés (organiques et inorganiques) provenant du traitement des déchets électroniques sur l’activité des catalyseurs. Notre objectif n’est pas de développer des nouveaux catalyseurs, mais de préparer et de caractériser complètement les catalyseurs à base de métaux précieux préparés directement à partir de déchets électroniques, sans isolation des métaux, avec une analyse minutieuse de chaque étape de la vie des catalyseurs. Le projet apportera des connaissances utiles sur les synergies et antagonismes possibles entre le métal ciblé et les impuretés. La réponse à cette question scientifique originale est la clé de la bonne gestion du profil des impuretés pendant tout le processus de traitement des déchets électroniques et de la détermination des niveaux acceptables de ces impuretés en fonction des applications ciblées. S’appuyant sur ces résultats, le projet inclura comme objectif technologique la préparation à grande échelle d’un lot de catalyseurs, afin d’obtenir une validation dans un environnement pertinent (TRL 5) suffisamment détaillée pour permettre une évaluation technique et économique de l’approche proposée.
Si un procédé de traitement approprié peut conduire à un flux de métaux de composition contrôlée, qui à son tour permet la fabrication d’un catalyseur efficace, les déchets électroniques pourront être validés comme une source alternative de métaux précieux. Si ce catalyseur peut alors être intégré dans les processus industriels existants, y compris les processus de régénération et de recyclage, alors la démonstration sera faite que des circuits économiques courts peuvent être mis en place dans notre société. Cette approche réduira notre dépendance envers de certains pays pour ces matières premières critiques.