La rationalisation du processus de recyclage des métaux critiques pourrait atténuer les pénuries et les impacts environnementaux

Importance du recyclage des métaux

Les ressources minérales sont par nature limitées et leur extraction est énergivore et destructrice pour l’environnement. L’industrie minière est une grande consommatrice d’eau douce et émettrice de gaz à effet de serre, provoquant une déforestation et une pollution qui peuvent durer des décennies, voire des siècles.

En théorie, les métaux devraient être les matériaux les plus recyclables, car ils sont constitués d’éléments purs, contrairement aux molécules organiques complexes comme les plastiques.

En pratique, c'est loin d'être le cas, le recyclage des métaux étant souvent imparfait ou trop énergivore. C'est particulièrement vrai pour les composants électroniques, qui mélangent au niveau atomique des mélanges complexes d'éléments exotiques comme les métaux rares, le cadmium, le titane, le tungstène, etc.

C'est donc une grande nouvelle que des chercheurs de l'Université Rice (États-Unis) et de l'Université Tsinghua (Chine) aient mis au point une méthode entièrement nouvelle de recyclage des métaux à l'aide de courants électriques intenses. Leurs résultats ont été publiés dans Nature Chemical Engineering le 25 septembre.^th, 2024 sous le titre «Séparation éclair des métaux par chloration électrothermique ».

Méthodes de recyclage des métaux

Recyclage actuel des métaux

Actuellement, le recyclage des métaux repose principalement sur hydrométallurgie liquide, ou la dissolution de métaux dans de l'eau liquide ou alcaline. Cependant, cette technique implique une consommation importante d'eau et de produits chimiques, avec des flux de déchets secondaires problématiques.

Source: MEAB

Une autre option est pyrométallurgie, Il s'agit essentiellement de faire fondre tous les métaux mélangés ensemble, puis de les purifier à nouveau en fonction de leurs propriétés physiques (point de fusion, etc.). Le problème est que cette méthode manque de sélectivité, de sorte que le résultat est souvent un mélange de métaux différents. Elle nécessite également des apports énergétiques importants, ce qui réduit son profil environnemental.

Chauffage par effet Joule instantané (FJH)

Le chauffage Flash Joule est une méthode que le chef de l'équipe de recherche, Tournée James M., a une expérience antérieure avec pour la synthèse du graphène et l'élimination des déchets.

Source : Journal de l'éducation en Inde

La technique de chauffage par jets électriques consiste à faire passer un courant électrique à travers un matériau pour le chauffer rapidement à des températures extrêmement élevées. La rapidité du processus de chauffage transforme le matériau en différentes substances.

Ils ont découvert que la méthode pouvait être appliquée à l'extraction de métaux. Et il semble qu'elle pourrait être largement appliquée à une variété de déchets électroniques. Il a notamment été prouvé que la méthode pouvait séparer :

• Tantale provenant de condensateurs.
• Gallium provenant des LED.
• Indium provenant de films solaires usagés.

La méthode a permis d'obtenir ces résultats sans utiliser d'eau, d'acide ou d'autres solvants, réduisant ainsi considérablement la pollution résultante. Non seulement cette méthode peut fonctionner sur de nombreux métaux, mais elle permet également d'atteindre une pureté de 95 % pour le résultat final, en contrôlant précisément les conditions de réaction. Au total, le rendement a atteint un niveau très satisfaisant de 85 %.

Ainsi, même si elle ne permettait pas de récupérer tout le métal, cette méthode pourrait réduire considérablement la part de déchets devant être traités par hydro- ou pyrométallurgie.

Perspectives d'avenir pour le FJH

Recyclage électronique universel

Cette méthode a été étudiée ici pour le recyclage de certains types de déchets électroniques seulement. Des travaux supplémentaires seront nécessaires pour l'évaluer pour d'autres types d'appareils électroniques qui ont un besoin urgent d'options plus efficaces et plus respectueuses de l'environnement, comme par exemple les batteries.

Nous essayons d’adapter cette méthode pour récupérer d’autres métaux critiques à partir des flux de déchets. »

Dr. Bing Deng – Professeur adjoint à l’Université Tsinghua et co-premier auteur de l’étude.

Il est également probable que des améliorations supplémentaires de la méthode puissent être développées, par exemple en la testant en combinaison avec une plus petite quantité d’acide pour trouver des moyens d’augmenter le rendement total.

« Cette avancée répond au problème urgent des pénuries critiques de métaux et des impacts environnementaux négatifs tout en encourageant économiquement les industries de recyclage à l'échelle mondiale avec un processus de récupération plus efficace »,

Dr. Shichen Xu – Chercheur postdoctoral à Rice / co-premier auteur de l’étude

Extraction de minéraux

D'un point de vue conceptuel, il n'y a que très peu de différence entre le recyclage des métaux et l'extraction de minéraux à partir de minerais naturels. Dans les deux cas, le métal est intégré à d'autres éléments et doit être séparé de force pour être purifié et rendu utilisable par les industries qui en ont besoin.

Dans le secteur minier aussi, le raffinage est souvent réalisé par l'utilisation d'eau et d'acides, ou par une chaleur extrême, le tout à grande échelle. C'est l'une des raisons principales pour lesquelles l'exploitation minière est si controversée et si destructrice pour l'environnement.

Selon le Dr Shichen Xu, cette méthode pourrait également être prometteuse pour l’extraction du lithium et des terres rares.

Investir dans le recyclage des métaux

Alors que certains métaux comme l’acier et l’aluminium sont bien recyclés, d’autres matériaux plus complexes comme les déchets électroniques sont encore largement non recyclés ou traités dans des conditions insalubres et polluantes dans les pays pauvres.

Pendant ce temps, les véhicules électriques, les panneaux solaires, les batteries, les pompes à chaleur et les petits appareils électroniques sont produits en quantités toujours plus grandes, accumulant des stocks de matériaux devant être recyclés en quelques années seulement.

Vous pouvez investir dans des entreprises de recyclage par l'intermédiaire de nombreux courtiers, et vous pouvez les trouver ici, sur titres.io, nos recommandations des meilleurs courtiers en Etats-Unis, Canada, Australie, au Royaume-Uni, ainsi que dans de nombreux autres pays.

Si vous n’êtes pas intéressé par le choix d’entreprises spécifiques, vous pouvez également vous intéresser aux ETF comme le ETF Mast Global pour le recyclage et la production de batteries (VE), le ETF UCITS d'économie circulaire VanEck (REUS)ou de la WisdomTree Recycling Decarbonisation UCITS ETF – USD Acc (WRCY) ce qui offrira une exposition plus diversifiée pour capitaliser sur l’industrie du recyclage.

Entreprises de recyclage de métaux

1. Li-Cycle Holdings Corp. (LICY -4.06%)

Parmi tous les types de déchets électroniques, les piles sont probablement les plus problématiques.

En effet, non seulement il s'agit d'appareils extrêmement complexes contenant de nombreux métaux polluants différents, mais ils représentent également un risque potentiel pour la sécurité en raison du risque d'incendie ou d'explosion des batteries chargées. Ainsi, même si les batteries sont généralement sans danger dans des conditions normales, le fait de les déchiqueter ou de les faire fondre pour les recycler est évidemment parfait pour créer un tel danger.

Et le volume de batteries nécessitant un recyclage va exploser et être multiplié par six d’ici 6, rien qu’en Amérique du Nord.

Source: Cycle Li

C'est un argument de vente crucial de Li-Cycle que leur méthode puisse traiter des packs de batteries entièrement chargés, sans qu'il soit nécessaire de les démonter ou de les décharger.

Il s’agit également d’un procédé « indépendant de la forme de la batterie », ce qui signifie qu’il peut fonctionner sur n’importe quel type de batterie lithium-ion, quel que soit le fabricant ou le statut de la batterie. Comme l’industrie est encore loin de s’être consolidée autour d’une conception spécifique et que l’innovation se produit très rapidement, il est crucial pour un recycleur de rester capable de travailler efficacement sur le long terme.

Dans l’ensemble, l’entreprise atteint un taux de récupération de 95 % et peut produire des matériaux de haute qualité comme du carbonate de lithium de qualité batterie à partir des batteries usagées.

Source: Cycle Li

En 2023 et début 2024, l'entreprise a rencontré un obstacle avec des dépassements de coûts massifs pour la construction d'une importante usine de traitement à Rochester, dans l'État de New York. Cela est survenu après une expansion très rapide avec des installations construites en Amérique du Nord, en Europe et en Asie.

Si elle était terminée et fonctionnait à plein régime, la plateforme de Rochester pourrait traiter jusqu'à 35,000 XNUMX tonnes de masse noire (essentiellement des batteries broyées) par an.

Il s’agirait d’une avancée considérable par rapport aux seulement 1,394 2 tonnes de masse noire produites au deuxième trimestre 2024.

Source: Cycle Li

Pour obtenir suffisamment d’argent pour terminer Rochester, Li-Cycle a obtenu en mars 2024 un investissement de 75 M$ du géant minier GlencoreElle recherche également un prêt de 375 millions de dollars auprès du gouvernement américain dans le cadre de la politique verte et de la réindustrialisation de l'IRA américain et de la loi bipartite sur les infrastructures.

Le processus de prêt du DoE est désormais assez avancé, ayant atteint l'étape 5 sur 6 au total. La construction à Rochester devrait reprendre si le prêt est approuvé.

Source: Cycle Li

L’autre obstacle auquel l’entreprise est confrontée est la faiblesse des prix des matières premières, qui a affecté l’ensemble de la chaîne d’approvisionnement, y compris les mineurs de lithium. En réponse, l’entreprise a réduit ses effectifs et diminué ses coûts lorsque cela était possible.

Si le Rochester Hub réussit, l'entreprise envisage de construire trois autres hubs de troisième génération (Rochester est de deuxième génération) en Alabama, en Arizona et en Allemagne.

Source: Cycle Li

2. Environnement

Anciennement connue sous le nom de Harsco, l'entreprise est un géant du recyclage des déchets, avec une spécialisation dans les déchets industriels et miniers, y compris les métaux (40 % de son chiffre d'affaires total).

L'entreprise est divisée en 3 parties :

• Harsco Environnement:Traitement de 20 millions de tonnes de scories par an pour produire de l'asphalte, des pavés, des abrasifs, des bardeaux de toiture et des engrais.
• Terre propre:spécialisée dans la gestion des déchets dangereux, dont chaque année 5.6 millions de lampes, 5.3 millions de livres de piles, 5.000 3.4 tonnes d'appareils électroniques, 71 millions de sols contaminés et XNUMX millions de gallons d'eaux usées.
• Toute traverse: fournir des solutions de maintenance et de construction ferroviaire.

Source: Environnement

Globalement, le segment recyclage/nettoyage représente la majorité de l'activité, avec 62 % du chiffre d'affaires total réalisé en Amérique du Nord. Clean Earth connaît une croissance rapide, passant de quelques pour cent du chiffre d'affaires de l'entreprise en 2019 à près d'un tiers en 2024.

Source: Environnement

L'entreprise voit une grande opportunité de croissance dans le traitement des PFAS (substances per- et polyfluoroalkylées), ou « produits chimiques éternels », qui suscitent une préoccupation croissante et nécessitent un traitement plus efficace. Le marché de l'élimination des PFAS, qui pourrait être traité par Clean Earth d'Enviri, devrait croître de 3 à 5 milliards de dollars.

L’entreprise continue également de se concentrer sur l’identification de méthodes supplémentaires capables de détruire les PFAS, plutôt que de les mettre en décharge ou d’utiliser des traitements par injection en puits profonds.

« Nous pensons que la destruction est une technologie supérieure pour réduire les risques et les responsabilités à long terme. »

Elisabeth Peterson – Directeur commercial de Clean Earth

Alors que de plus en plus de réglementations s’attaquent au problème de la pollution non traitée (comme les PFAS), il est probable que des entreprises comme Enviri en bénéficieront. D’autres opportunités peuvent être trouvées dans l’acier vert et l’asphalte à bilan carbone négatif.

A long terme, l'entreprise envisage de vendre ses actifs ferroviaires, pour finaliser sa transformation d'un groupe industriel en une entreprise d'économie verte. Mais cela pourrait prendre du temps, en raison des réglementations et des menaces sur les contrats à long terme en Europe en cas de vente. ce qui conduit à suspendre pour l'instant la vente du segment ferroviaire.