Une proposition imaginative pour recycler tous les déchets électroniques du monde

Même si les quantités de métaux précieux comme l’or dans les déchets électroniques sont très faibles (de l’ordre de 300 grammes par tonne), pour obtenir un kilo d’or, il suffit de trois à quatre tonnes d’or. téléphones intelligentscomparé aux 200 tonnes nécessaires pour traiter un minerai d’or (généralement avec des lois de parties par million). Il semble que cela vaut la peine de recycler tous les déchets du monde, non ?

Cependant, du 53,6 millions de tonnes de déchets électroniques générés en 2019 (77,4 t attendues d’ici 2030) seulement 17,4 % ont été recyclés. Le reste est abandonné et nous noie.

Nous avons une proposition imaginative pour recycler et utiliser de manière rentable tous les métaux contenus dans les déchets électroniques. Il ne s’agit pas d’absurdités ni de délire, il s’agit de relier les points avec les connaissances scientifiques dont nous disposons et de parier sur la révolution de l’avenir dès aujourd’hui.

Le trésor enfoui dans les déchets électroniques

Entre 30 et 32 ​​% en poids des déchets électroniques sont des métaux. Il s’avère que nous disposons d’un grand supermarché de métaux, dont les précieuses terres rares.

L’ensemble des métaux qui contiennent de nombreux types de déchets pourrait être considéré comme étant des superalliages à base de cuivre, de nickel ou de fer. Et dans beaucoup d’entre eux, on trouve des métaux très appréciés comme l’aluminium, le lithium, le cobalt et le silicium, sans oublier les terres rares et l’or susmentionnés.

Le tableau suivant montre le pourcentage de métaux dans différents appareils électroniques. Pour nous donner une idée de ce qui se perd lorsque nous enterrons notre processeur, notre téléphone portable ou une batterie au lithium.

Sur un continent comme l’Europe, où nous avons un réglementation des métaux critiques et des conditions stratégiques si sévères, et nous importons la plupart de ce que nous consommons des pays africains, d’Amérique du Sud, de Chine ou de Russie, comment est-il possible que nous ne tirions pas le meilleur parti de cette mine que nous avons en déchets électroniques ?

Seuls le cuivre, l’aluminium, le nickel et l’or sont intéressés

La réponse est que les entreprises intéressées par le recyclage des déchets électroniques concentrent leur activité sur la récupération des métaux les plus précieux. C’est-à-dire qu’ils effectuent une récupération sélective : ils récupèrent uniquement le cuivre, le nickel, l’aluminium et, bien sûr, l’or, en négligeant le reste.

Si nous voulions recycler le reste des métaux, il faudrait passer un par un également au recyclage sélectif, ce qui est coûteux et complexe. Et cela n’en vaut généralement pas le prix.

Sans oublier que les processus d’extraction, normalement par lessivagene sont pas très respectueux de l’environnement.

Un processus typique de valorisation des déchets électroniques (par ex. de circuits imprimés) implique, une fois la partie métallique séparée, une opération de séparation du fer (par séparation magnétique), une lixiviation pour séparer le cuivre, une autre pour les métaux précieux et dans le meilleur des cas, une autre pour le nickel. Et le reste des métaux minoritaires est écarté.

Pour autant, pratiquement toute la valeur potentielle qu’il contient est gaspillée dans le recyclage des déchets électroniques.

La proposition imaginative : tout à la fois

Et si on les récupérait tous d’un coup ?

La séparation de l’ensemble des métaux d’une source donnée de déchets électroniques nécessiterait une seule opération de lixiviation (deux, dans le cas où l’on souhaite également séparer un métal de grande valeur comme l’or) et tous les métaux présents dans les déchets être utilisé. De manière plus rapide et moins coûteuse, nous récupérerions tous les métaux.

Mais pourquoi cela n’est-il pas fait ?

La réponse aujourd’hui est : parce que la matière issue du recyclage en commun ne sert à rien, ou très peu. On obtiendrait un alliage complexe, mais sans application pratique spécifique. Mais ce n’est qu’aujourd’hui. Continuons.

Nous avons récemment publié un ouvrage dans Intermétalliques ce qui démontre qu’en mélangeant des alliages équivalents à ceux trouvés dans les déchets électroniques (s’ils étaient récupérés dans leur intégralité) et dans des proportions appropriées, on peut fabriquer des alliages performants et à haute entropie. Cela est bon? Ça y est, c’est très bien.

Le matériau du futur : les alliages à haute entropie

Les matériaux obtenus, des alliages à haute entropie, peuvent rivaliser avec les meilleurs alliages déjà connus dans des domaines tels que la haute température, les propriétés magnétiques, le stockage de l’hydrogène, etc. Ils apparaissent comme le matériau du futur et des fonds considérables sont investis dans leur recherche.

Ils peuvent représenter un bond quantitatif important dans des applications très différentes (du magnétique au structural), mais l’utilisation excessive de métaux critiques et stratégiques pour les développer ralentit leur mise en œuvre industrielle. Avec le développement de cette idée, nous aurions un double succès : nous recyclerions tous les déchets électroniques et favoriserions les alliages prometteurs à haute entropie.

La quadrature du cercle

Pas sans l’industrie.

Il faudrait générer un marché qui consommerait à la fois les alliages extraits des déchets électroniques, avec tous leurs éléments. Cela impliquerait également que le recyclage serait plus rentable, puisqu’une extraction totale de tous les métaux est plus simple et moins coûteuse que la récupération sélective d’un ou plusieurs métaux.

Il est très difficile pour un fabricant de produits en série de s’engager sur un alliage qui nécessite un ou plusieurs métaux pour lesquels il ne peut garantir un approvisionnement permanent. Cependant, en utilisant les déchets électroniques comme source, nous aurions résolu ce problème.

D’une part, nous résolvons un problème mondial grâce à un processus de recyclage moins cher et plus efficace et, d’autre part, nous favorisons le développement d’alliages à très hautes performances (alliages à haute entropie) sans avoir besoin de dépendre de l’approvisionnement en métaux critiques. ou stratégique : la quadrature du cercle.