Des centaines de tonnes d'or, platine, l'indium et le néodyme sont contenus dans les déchets électroniques jetés dans les foyers européens. À l'avenir, il sera possible de surveiller et d'utiliser plus efficacement cet énorme dépôt de matières premières précieuses. Crédit :Empa
En janvier 2018, la première base de données paneuropéenne des matières premières secondaires, dont de nombreux "critiques", est allé en ligne. Depuis, nous en savons plus sur les dépôts de matières premières qui se trouvent dans les voitures, piles et appareils électroniques vendus, utilisés et stockés dans les 28 pays de l'UE - et finalement recyclés ou éliminés. L'Empa a joué un rôle clé dans le projet ProSUM.
Chaque Européen possède en moyenne 250 kilogrammes d'appareils électriques et électroniques. Ceux-ci sont rejoints par 15 kilogrammes de batteries au plomb et deux kilogrammes d'autres types de batteries, dont 500 grammes de batteries lithium-ion, et une part de 60 kilogrammes d'une voiture. Tous ces biens finissent par tomber en panne ou devenir obsolètes. Certains d'entre eux sont jetés et recyclés, d'autres sont revendus sur des plateformes comme ebay et ricardo. Cependant, des quantités considérables finissent dans les tiroirs, placards et garages, où ils forment des "dépôts de matières premières".
Une pile de données fragmentées
Données sur la présence et la répartition des matières premières critiques dans Données sur la présence et la répartition des matières premières critiques dans les produits, des composants et des déchets ont été générés de diverses manières au cours des dernières années, comme les instituts de recherche, industrie, les pouvoirs publics et les organisations non gouvernementales, et stockées dans diverses bases de données, formats et rapports. Jusqu'à présent, cependant, personne n'a collecté et traité ces données afin que l'industrie du recyclage, les autorités et les décideurs politiques peuvent intégrer toutes ces matières premières dans des stratégies économiquement et écologiquement raisonnables.
C'est précisément le défi que le projet "Prospection des matières premières secondaires dans la mine urbaine et les déchets miniers" (ProSUM), financé par le programme de recherche de l'UE Horizon 2020, lui-même (www.prosumproject.eu). Outre 17 installations de recherche de 12 pays, le projet a également impliqué trois laboratoires de l'Empa, notamment le laboratoire Technologie et Société, qui était en charge du work package « Caractérisation du produit ».
Dirigé par Patrick Wäger, le laboratoire étudie les systèmes de recyclage depuis de nombreuses années. L'un des axes de recherche est le traitement des déchets électriques et électroniques (appelés e-waste) en Suisse ainsi que dans les pays en développement et seuils. Dans les années récentes, l'objectif des activités s'est élargi pour inclure des matières premières critiques telles que l'indium, éléments des terres rares et métaux du platine.
Capture d'écran de www.urbanmineplatform.eu. Crédit :Laboratoires fédéraux suisses pour la science et la technologie des matériaux
Une jeune science
Le chercheur de l'Empa Heinz Böni et son équipe se sont concentrés sur le rôle des matières premières critiques dans le « métabolisme social ». Un jeu sur le métabolisme physique, c'est ce que les scientifiques de l'environnement appellent les flux de matière et d'énergie déclenchés par les activités sociales. La recherche sur le métabolisme social est une science plutôt jeune, avec Peter Baccini et Paul Brunner ouvrant la voie à la fin des années 1980 à l'Eawag, l'institut de recherche aquatique du Domaine des EPF. Depuis 2007, un groupe de recherche de l'Université de Yale se concentre sur l'évaluation des risques liés à l'approvisionnement en matières premières; les chercheurs de Yale ont développé une "matrice de criticité", sur la base de laquelle l'UE a publié sa première étude sur la criticité des matières premières en 2010.
L'équipe de Böni se concentre particulièrement sur la fermeture des cycles de matériaux pour les métaux rares et les matières premières critiques. Dans un projet financé par l'Office fédéral suisse de l'environnement, par exemple, les chercheurs ont examiné la récupération du néodyme, qui se trouve dans les aimants des bobines mobiles dans les disques durs, par exemple, et le recyclage de l'indium, que l'on retrouve dans les écrans plats. Actuellement, l'équipe de l'Empa étudie les possibilités de récupérer les métaux rares des composants électriques et électroniques des véhicules et de les maintenir ainsi dans le cycle des matériaux.
Une invitation des Pays-Bas
Ce sont des chercheurs de l'Université de technologie de Delft qui ont finalement approché les scientifiques de l'Empa et leur ont demandé de rejoindre le consortium ProSUM. « Les collègues néerlandais nous connaissaient grâce à des collaborations sur d'autres projets, " dit Patrick Wäger, qui a dirigé l'un des cinq lots de travaux ProSUM. Le point de départ était une base de données sur les matières premières minérales dans l'UE, que le Bureau français des ressources géologiques et minières (BRGM) avait développé dans le cadre d'un précédent projet de l'UE, "Minerals4EU". Le chercheur de l'Empa, Amund Loevik, a été chargé de rassembler les données dispersées provenant de différentes sources et de les mettre sous une forme cohérente. L'objectif principal était d'évaluer la qualité des données et de les pondérer en conséquence.
Pour accomplir cette tâche ambitieuse, Wäger and Co a demandé l'aide d'autres collègues de l'Empa :Matthias Rösslein du laboratoire Particles-Biology Interactions a aidé Loevik à traiter et évaluer les données à l'aide de méthodes statistiques. Les experts en analytique Renato Figi et son équipe du laboratoire Advanced Analytical Technologies ont développé et validé de nouvelles méthodes pour prélever et préparer des échantillons et effectuer des analyses chimiques (voir page 16). L'objectif clé ici était de déterminer le niveau de matières premières critiques contenues dans des produits sélectionnés et des fractions provenant du traitement de vieilles batteries, appareils électriques et électroniques et dans diverses fractions de broyage des véhicules hors d'usage.
En janvier 2018, la base de données ProSUM a finalement été mise en ligne sur www.urbanmineplatform.eu. La Plate-forme Urban Mine contient des jeux de données sur les flux, actions, composition et flux de déchets des batteries, appareils et véhicules électriques et électroniques. Cela permet aux chercheurs, l'industrie du recyclage et les décideurs politiques pour obtenir des informations précises sur les développements passés et futurs, par exemple en vue d'estimer le potentiel de matières premières de stocks particuliers dans la mine urbaine ou de développer des stratégies de recyclage innovantes.
