Recherche d'un procédé hydrométallurgique innovant pour le recyclage des cartes électroniques de téléphones mobiles - application à la récupération du cuivre et de l'étain.

Research of an innovative hydrometallurgical process for the recycling of mobile phone electronic cards - application to the recovery of copper and tin.

• Auteur / Autrice : Marianne L'hote
• Direction : Eric Meux
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : C2MP - CHIMIE MECANIQUE MATERIAUX PHYSIQUE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IJL - INSTITUT JEAN LAMOUR

Mots clés

Mots clés libres

Recyclage

Hydrométallurgie

Téléphone mobile

Métaux

Cuivre

Étain

Recycling

Hydrometallurgy

Mobile phone

Metals

Copper

Tin

Résumé

Chaque année, environ 24 millions de téléphones mobiles neufs sont mis sur le marché en France. Le taux de collecte des appareils en fin de vie est faible. Seuls 0,3 à 0,5 millions téléphones sont recyclés dans les filières agréées et on estime qu'entre 54 et 113 millions de téléphones portables sont en hibernation dans les tiroirs des français1. Les cartes électroniques de ces téléphones constituent les D3E les plus riches en métaux du marché avec une valeur qui peut atteindre jusqu'à 80000 €/tonne. A l'heure actuelle près de 90 % de ces cartes électroniques quittent l'hexagone et sont recyclés par voie pyrométallurgique par le groupe UMICORE. L'objectif de la thèse est de développer un procédé hydrométallurgique complet de traitement des cartes électroniques. Le travail s'intégrera dans le cadre du projet THYMO financé par l'ICEEL dont l'objectif est d'étudier les différentes étapes du traitement d'un lot significatif de cartes électroniques (entre 150 et 250 kg) nécessitant la collecte d'environ 10000 téléphones en fin de vie. L'objectif est d'étudier la récupération des deux principaux métaux présents dans les cartes électroniques à savoir le cuivre et l'étain par un procédé innovant. Trois étapes-clé seront étudiées au cours de cette thèse : - la lixiviation des broyats de cartes qui devra être réalisée sans utiliser de réactifs ayant un impact sur l'environnement (comme HNO3) ou sur la santé humaine (comme CN-) en faisant appel à des oxydants « verts » comme O2 et H2O2 éventuellement couplés à l'utilisation de ligands bio-sourcés comme par exemple le glycinate - la purification des lixiviats qui pourra mettre en jeu des réactifs bio-sourcés comme l'acide phytique étudié lors de la thèse de Julien COMEL2 - la récupération sélective des métaux qui pourra être réalisée soit par électrolyse, soit par précipitation sélective en faisant là aussi appel si possible à des réactifs bio-sourcés comme les acides carboxyliques3. En fonction des résultats obtenus, certaines opérations unitaires pourront être validées au stade pilote en collaboration avec des partenaires académiques du projet THYMO: - Etude de la lixiviation sur la plateforme HYDROVAL de GeoRessources à l'Ecole de Géologie (A. CHAGNES) - Etude des opérations de précipitation sélective au Laboratoire Réactions et Génie des Procédés de l'ENSIC (H. MUHR) Les résultats acquis au stade pilote permettront de réaliser l'Analyse de Cycle de Vie (ACV) de ce procédé innovant en le comparant avec le procédé pyrométallurgique utilisé industriellement par UMICORE. La réalisation de cette ACV pourra s'appuyer sur les compétences de l'équipe 301 de l'IJL

Each year, around 24 million of new mobile phones are placed on the market in France. The collection rate of end-of-life phones is low. Only 0.3 to 0.5 million phones are recycled and it is estimated that between 54 and 113 millions of smartphones “hibernate” in the French drawers. Printed Circuit Boards of phones are the higher-grade secondary products containing metals with a value which can reach up to 80,000 €/ton. Currently, about 90% of PCB leave France and are recycled by pyrometallurgical way by UMICORE Group. The objective of the thesis is to develop an overall hydrometallurgical process for the treatment of PCB. This work is part of THYMO Project funded by ICEEL whose objective is to study the different steps of the treatment, starting from a significant amount of PCB (between 150 and 250 kg) needing the collection of about 10,000 end-of-life mobile phones. The main objective is to investigate the recovery of copper and tin by an innovative process. Three key-steps will be investigated during the thesis: - The leaching of PCB shreds without using reagents harmful to environment (HNO3) or to human health (cyanides) but using green oxidants as O2 or H2O2 possibly coupled with bio-sourced ligands as glycinate - The purification of leachates with phytic acid - The selective recovery of metals either by electrolysis or by selective precipitation using sodium carboxylates. Depending from the results obtained, some unit operations will be validate at pilot-scale in collaboration with academic partners of THYMO Project. - Study of leaching with the help of HYDROVAL platform located in Georessources laboratory (A. CHAGNES) - Study of selective precipitation in LRGP – ENSIC laboratory (H. MUHR) The results obtained at pilot-scale will provide to perform the Life Cycle Assessment (LCA) of this process by comparison with the UMICORE pyrometallurgical process with the help of team 301 of Institut Jean Lamour