Les biomolécules permettent d'économiser des matières premières : Siderogain, une spin-off de l'HZDR, fait son entrée sur le marché
Siderogain transforme les eaux usées issues de l'industrie des semi-conducteurs en une source de matières premières
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Grâce à un procédé biotechnologique permettant de récupérer des métaux critiques à partir d'eaux usées industrielles, Siderogain transpose un procédé biotechnologique de la recherche vers le monde des affaires. Au cœur de ce procédé se trouve une technologie brevetée qui permet de récupérer efficacement des métaux d'importance stratégique, tels que le gallium, l'indium et le germanium, à partir des résidus de fabrication de l'industrie des semi-conducteurs. Cette spin-off est issue du département de biotechnologie de l’Institut Helmholtz de Freiberg pour les technologies des ressources (HIF), rattaché au Centre Helmholtz de Dresde-Rossendorf (HZDR).
Le gallium, l’indium et le germanium sont des matières premières essentielles pour l’industrie des semi-conducteurs ; ils sont utilisés dans la fabrication de plaquettes, de puces électroniques, de LED et de lasers. Parallèlement, l’Europe dépend fortement des importations de ces métaux et constate une hausse constante de leurs cours sur le marché mondial. Actuellement, les prix varient entre 2 270 et 2 900 euros par kilogramme pour le gallium, de 9 450 à 10 210 euros par kilogramme pour le germanium, et de 840 euros par kilogramme pour l’indium (chiffres basés sur les cotations de la principale bourse asiatique, le Shanghai Metals Market).
Pour réduire sa dépendance vis-à-vis des importations et garantir la disponibilité future de ces métaux, l’industrie européenne des semi-conducteurs a besoin de technologies de recyclage efficaces. Le procédé mis au point par la spin-off Siderogain cible donc les matières premières précieuses qui étaient souvent perdues par le passé : les eaux usées issues des procédés industriels. « Nous utilisons des sidérophores. Il s’agit de biomolécules qui présentent une affinité de liaison particulièrement élevée pour certains ions métalliques. Nous avons exploité cette propriété pour séparer de manière sélective les métaux critiques des flux de procédé à faible concentration – un procédé connu sous le nom de biosorption. Avec Siderogain, nous souhaitons rendre cette technologie – qui a été développée et testée au cours de nombreuses années de recherche – disponible pour une application industrielle », explique le Dr Rohan Jain, qui a piloté le développement de cette technologie et prend la direction de Siderogain en tant que PDG. Outre M. Jain, l’équipe comprend Aratrika Ghosh, le Dr Peter Boelens et le Dr Jonathan Engelhardt. Mme Ghosh est responsable de l’usine pilote, M. Boelens est en charge des nouvelles activités et des domaines d’application, tandis que M. Engelhardt développe l’activité.
De l’expérience en laboratoire à l’usine pilote
Les premières expériences ont été menées dans les laboratoires du département de biotechnologie du HIF à partir de différents types d’eaux usées issues de la production de plaquettes. Lors de ces expériences, le gallium a été capté presque intégralement. Après avoir lié le métal cible aux biomolécules, l’équipe sépare le complexe biométallique des déchets et décomplexe la biomolécule du métal. Cela met en évidence un autre avantage du procédé : sa réutilisabilité. Grâce à un procédé de séparation exclusif, le métal lié et les sidérophores sont séparés. Les biomolécules sont ensuite réutilisées. Même après plus de dix cycles, les sidérophores n’ont montré aucune perte de fonctionnalité, l’objectif étant d’atteindre 100 cycles.
Après des essais réussis à l'échelle du laboratoire, l'étape décisive suivante a eu lieu en 2025 : en collaboration avec le fabricant de semi-conducteurs Freiberger Compound Materials (FCM) GmbH, l'équipe de Siderogain a transposé la technologie à l'échelle pilote. Le transfert du procédé du laboratoire vers un environnement industriel a été couronné de succès, puisque l’installation située sur le site de l’entreprise à Freiberg peut désormais traiter jusqu’à 2 000 litres d’eaux usées de procédé par jour. La collaboration avec FCM revêt une importance capitale pour Siderogain. Elle permet à l’équipe de poursuivre le développement de la technologie dans des conditions réelles de production et d’étudier son évolutivité et sa viabilité économique.
Parallèlement aux essais menés sur l’installation pilote, l’équipe de Siderogain a étudié la transférabilité du procédé à d’autres métaux. Elle a pu démontrer que même des métaux critiques et économiquement importants, tels que l’indium et le germanium, peuvent être récupérés grâce à cette approche biotechnologique.
D’un projet de transfert de technologie de l’HZDR à la création d’une entreprise
Dans le cadre de sa transformation en spin-off, Siderogain a obtenu le soutien de plusieurs programmes de transfert de technologie et d’aide aux start-ups. Le lancement d’un projet dans le cadre du programme de spin-off « Helmholtz Enterprise » a constitué une étape clé. Ce programme a permis à l’équipe d’automatiser la technologie, de faire avancer le projet de start-up et de préparer des essais pré-commerciaux en collaboration avec des partenaires industriels. Depuis le mois d’août, la spin-off bénéficie également d’un financement du programme EXIST Research Transfer afin de poursuivre le développement de la technologie, d’acquérir ses premiers clients et de transformer l’usine pilote en un prototype pleinement opérationnel.
Le transfert de connaissances scientifiques vers le secteur privé a été largement soutenu par le département de transfert de technologie du HZDR et par HZDR Innovation GmbH, qui accompagne les projets de recherche du centre pendant leur phase de démarrage en tant qu’incubateur et détient désormais une participation dans Siderogain. « Il s’agit déjà de la 21e spin-off pour le HZDR. C’est une réussite exceptionnelle qui sert de modèle pour la transformation des résultats scientifiques en solutions commercialisables. Après tout, l’intérêt général est au cœur de notre recherche », souligne le professeur Sebastian M. Schmidt, directeur scientifique du HZDR.
« À partir d’une question de recherche en biotechnologie, et grâce à des expériences en laboratoire, au dépôt de brevets et à la construction d’une installation pilote, une technologie a vu le jour qui peut contribuer à la sécurité de l’approvisionnement en matières premières en Europe et à l’économie circulaire », explique le Dr Katrin Pollmann, responsable du département de biotechnologie au HIF, se réjouissant de la quatrième spin-off de l’institut à ce jour.
Avec la création de Siderogain, une nouvelle phase s’ouvre désormais : l’équipe vise à développer d’autres applications industrielles et à attirer des clients et des partenaires pour adopter cette technologie. « Avec Siderogain, nous voulons montrer que les eaux usées industrielles et les déchets ne doivent pas seulement être considérés comme un problème d’élimination, mais aussi comme une source de matières premières », explique M. Jain.
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