Mousses de lixiviation pour l’extraction de métaux des déchets électroniques – FOAMEX

Les déchets issus de l’électronique, dont la quantité augmente fortement, contiennent une grande quantité de métaux nobles. Leur recyclage est devenu un enjeu majeur pour préserver les ressources naturelles. Les procédés existants sont la pyrométallurgie, qui consiste à calciner les déchets à haute température, et l’hydrométallurgie qui consiste à lixivier les métaux pour les dissoudre sous forme d’ions. La pyrométallurgie est coûteuse en énergie, génératrice de gaz toxiques, et implantée sur peu de sites en Europe. L’hydrométallurgie, moins énergivore, se développe de plus en plus sur des petites unités locales. Cependant son développement est freiné à cause de la génération de grands volumes d’effluents qu’il faut traiter et de la lenteur de l’extraction.
Pour lever ces verrous, notre but est d’utiliser des mousses lixiviantes pour extraire et concentrer au maximum les métaux de cartes électroniques (PCB, Printed Circuit Board) préalablement broyées. Les mousses qui contiennent à peine 10% de liquide, permettront de réduire les volumes d’effluents et d’augmenter la concentration en ions métalliques. Nous espérons améliorer l’efficacité du procédé grâce à une bonne dispersion des particules dans la mousse et nous chercherons à optimiser le transport des ions dans la mousse pour déplacer l’équilibre de dissolution. Les leviers testés seront la formulation moussante, la structure de la mousse et le procédé de mélange mousse/particules permettant d’ajuster temps de rétention de particules dans la mousse, temps de vie de la mousse et vitesse de dissolution.
Le BRGM, expert en traitement de déchets, broiera les PCB en fractions de granulométrie et composition donnée et l’ICSM, expert en extraction liquide-liquide et en chimie des ions, étudiera la lixiviation de ces broyats dans plusieurs solutions lixiviantes. Pour pouvoir quantifier l’efficacité du procédé nous développerons des méthodes d’analyse et d’échantillonnage fiables pour caractériser la composition des particules. Le SIMM, expert en physicochimie des amphiphiles et des mousses et l’ICSM qui a une grande expérience dans les mousses de flottation, testeront plusieurs systèmes d’agents moussants permettant d’obtenir des mousses ayant la plus basse fraction liquide possible et restant stables en condition de lixiviation. Nous évaluerons la possibilité d’extraire sélectivement certains groupes de métaux en choisissant avec soin les solutions lixiviantes et en utilisant des amphiphiles qui complexent les ions relargués. Nous chercherons à adsorber les ions métalliques à la surface des bulles pour pouvoir les concentrer dans des films liquides minces. Nous étudierons cette complexation ion/amphiphile aux interfaces et en solution. Nous testerons le cas de polymères amphiphiles thermo et pH stimulables, prometteurs pour obtenir sur commande la destruction de la mousse et la dissociation des complexes, ce qui permettrait de recycler les agents moussants. Ensuite nous étudierons la lixiviation dans des mousses contenant des particules modèles mono-métal puis des mélanges de particules -afin de tester la sélectivité du procédé- et enfin les particules de PCB broyées par BRGM. Nous étudierons la cinétique de dissolution en fonction de la structure de la mousse (fraction liquide, taille des bulles) et de sa formulation. Extracthive, une start up qui développe des solutions de recyclage d’effluents pour des industriels, effectuera une étude technico-économique visant à évaluer la faisabilité du procédé à l’échelle industrielle pour plusieurs géométries de procédés et types de formulation. Après avoir identifié les solutions les plus prometteuses et dans le cas où la faisabilité est avérée, l’entreprise construira en collaboration avec les autres membres du consortium, une unité pilote visant à utiliser les mousses lixiviantes pour l’extraction des métaux des PCB broyées.