Nouveaux procédés de récupération des éléments de terres rares issus des aimants
Le projet NEO-CYCLE de l'UE vise à réduire la dépendance de l'Europe vis-à-vis des terres rares chinoises
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Les aimants sont des composants essentiels des véhicules électriques, des éoliennes et des appareils électroniques. Cependant, leur production dépend d’éléments de terres rares tels que le néodyme, dont environ 90 % sont importés de Chine. Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer pour les technologies et systèmes céramiques (IKTS) collaborent avec leur partenaire de projet, l’université technique TU Bergakademie Freiberg, afin de développer une technologie permettant de récupérer ces matières premières précieuses en Allemagne pour les utiliser dans de nouveaux produits.
Les aimants au néodyme comptent parmi les aimants permanents les plus puissants au monde. Composés de néodyme, de fer et de bore, ils sont utilisés dans les véhicules électriques, les éoliennes et les produits électroniques tels que les haut-parleurs, les smartphones et les disques durs. La demande mondiale en aimants permanents est en hausse, avec des taux de croissance annuels estimés pouvant atteindre 8,3 %. Il est donc essentiel de recycler les éléments de terres rares, tels que le néodyme, bien que le processus soit extrêmement complexe.
Boucler le cycle des matériaux, garantir l’approvisionnement en matières premières
Le néodyme doit être d’une pureté extrême avant de pouvoir être réutilisé dans de nouveaux aimants. Mettre au point un procédé économiquement viable répondant à cette exigence représente un véritable défi. De ce fait, très peu d’aimants sont recyclés en Europe. La plupart sont plutôt collectés et expédiés en Chine pour y être retraités. Environ 90 % des matériaux tels que le néodyme sont ensuite réimportés.
En collaboration avec des partenaires du projet européen NEO-CYCLE, Sandra Pavón développe un procédé permettant d’extraire des matières premières précieuses en Europe. « Notre objectif est de récupérer les éléments de terres rares contenus dans les déchets électroniques et de les utiliser dans des produits à forte valeur ajoutée, tels que les engrais verts et la production de produits pharmaceutiques », explique Mme Pavón, qui dirige le groupe « Recyclage hydrométallurgique et chimie des matières premières » au Fraunhofer IKTS de Freiberg. « Cela permettra de boucler le cycle des matériaux, de protéger l’environnement et de contribuer à réduire la dépendance mondiale vis-à-vis des ressources stratégiques. »
Récupération durable de matériaux de haute qualité
Divers types d’aimants peuvent être valorisés de cette manière. Le projet NEO-CYCLE se concentre sur les disques durs (HDD) provenant d’ordinateurs de bureau et portables mis au rebut, qui contiennent des aimants au néodyme. « Nous testons deux méthodes de traitement des aimants – la chloration à l’état solide et des procédés électrochimiques – afin de déterminer la technologie la plus adaptée », explique Sandra Pavón.
Dans le procédé de chloration à l’état solide, le partenaire du projet, l’université technique TU Bergakademie Freiberg, ajoute du chlorure d’ammonium, plutôt que de l’acide chlorhydrique classique, au mélange néodyme-bore-fer récupéré à partir des déchets de disques durs. La chaleur transforme directement le mélange en chlorures métalliques et en une solution d’ammoniac de haute pureté. Ce procédé breveté est déjà utilisé pour les lampes fluorescentes. Les chercheurs vérifient désormais s’il convient également au surcyclage des aimants. Les résultats montrent que les chlorures métalliques peuvent être séparés du matériau magnétique de manière bien plus efficace, ce qui permet d’extraire la quasi-totalité des métaux en utilisant des quantités relativement faibles de produits chimiques.
Dans le deuxième procédé testé, les chercheurs placent des déchets d’aimants sous forme de poudre dans une cellule électrochimique. Un électrolyte, tel que de l’acide sulfurique dilué, sert de milieu réactionnel pour les processus électrochimiques. Cela permet d’abord d’extraire une solution de bore des aimants, qui est ensuite concentrée en vue d’une utilisation dans les industries chimique et pharmaceutique.
Les chercheurs de l’Institut Fraunhofer IKTS séparent ensuite les produits issus des deux procédés, en s’appuyant sur leur expertise en matière de séparation des métaux et de traitement des eaux de procédé. Sandra Pavón et son équipe utilisent un procédé hydrométallurgique sélectif pour extraire le néodyme et le fer. Les sels métalliques peuvent alors être récupérés sous leur forme pure. Une fois séparés, les matériaux sont affinés par les partenaires du projet et fournis non seulement aux industries chimiques et pharmaceutiques, mais aussi aux secteurs de l’hydrogène et des engrais.
L’objectif : zéro déchet
Le projet NEO-CYCLE est financé par l’Union européenne dans le cadre de son programme Horizon Europe. D’une durée de quatre ans, le projet est déjà en phase de planification d’une installation pilote. Sandra Pavón se montre enthousiaste : « Le procédé part de produits arrivés en fin de cycle de vie. À l’issue de celui-ci, nous pouvons fournir à quatre industries différentes des matières premières recyclées de grande valeur. »
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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