Durabilité
Rationaliser le processus de recyclage des métaux critiques peut atténuer les pénuries et les charges environnementales
Importance du recyclage des métaux
Mineral resources are inherently limited, and their extraction is energy-consuming and environmentally destructive. The mining industry is a major consumer of fresh water, an emitter of greenhouse gases, causing deforestation and pollution that can last decades if not centuries.
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. Cela est particulièrement vrai pour les composants électroniques, qui mélangent à l’échelle atomique des combinaisons complexes d’éléments exotiques tels que les métaux rares, le cadmium, le titane, le tungstène, etc.
Ainsi, c’est une grande nouvelle que des chercheurs de l’Université Rice (États‑Unis) et de l’Université Tsinghua (Chine) aient développé une méthode entièrement nouvelle de recyclage des métaux utilisant des courants électriques intenses. Leurs résultats ont été publiés dans Nature Chemical Engineering le 25 septembre 2024 sous le titre “Flash separation of metals by electrothermal chlorination”.
Méthodes de recyclage des métaux
Recyclage actuel des métaux
Currently, metal recycling mostly relies on liquid hydrometallurgy, or the dissolution of metals in liquid or alkaline water. However, this technique involves substantial water and chemical consumption with problematic secondary waste streams.
Source: MEAB
Another option is pyrometallurgy, which essentially melts all the mixed metals together and then re-purifies them according to their physical properties (melting point, etc.). The issue is that this method lacks selectivity, so often, the result is still a mix of different metals. It also requires significant energy inputs, reducing its environmental profile.
Chauffage par effet Joule flash (FJH)
Flash Joule Heating is a method that the research team leader, James M. Tour, has previous experience with for graphene synthesis and waste disposal.
Source: India Education Diary
Le FJH consiste à faire passer un courant électrique à travers un matériau afin de 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. Elle semble également pouvoir être largement utilisée pour divers déchets électroniques. Notamment, il a été démontré que la méthode pouvait séparer :
- Le tantale des condensateurs.
- Le gallium des LED.
- L’indium des films solaires usagés.
La méthode a obtenu ces résultats sans utiliser d’eau, d’acide ou d’autre solvant, réduisant drastiquement la pollution générée. Non seulement elle peut fonctionner sur de nombreux métaux, mais elle atteint également une pureté de 95 % du produit final, grâce à un contrôle précis des conditions de réaction. Au total, le rendement était très satisfaisant, à 85 %.
Ainsi, même si elle ne récupère pas la totalité du métal, cette méthode pourrait réduire drastiquement la part des déchets devant être traités par hydrométallurgie ou pyrométallurgie.
Perspectives futures du FJH
Recyclage électronique universel
This method was here studied for recycling only some types of electronic waste. More work will be needed to assess it for other types of electronics in dire need of more efficient and environmentally friendly options, like for example batteries.
We are trying to adapt this method for recovery of other critical metals from waste streams.”
Dr. Bing Deng – Assistant professor at Tsinghua University and co-first author of the study.
It is also likely that more refinement on the method can be developed, like testing it in combination with a smaller amount of acid to find ways to increase the total yield.
“This breakthrough addresses the pressing issue of critical metal shortages and negative environmental impacts while economically incentivizing recycling industries on a global scale with a more efficient recovery process,”
Dr. Shichen Xu – Postdoctoral researcher at Rice / co-first author of the study
Extraction minérale
Conceptually, there is very little difference between metal recycling and mineral extraction from natural ore. In both cases, the metal is embedded with other elements and needs to be forcefully separated to be purified and made usable by the industries needing it.
In mining too, refining is often achieved through the use of water + acids, or extreme heat, both at a massive scale. This is a key part of what makes mining so controversial and environmentally destructive.
Ainsi, la méthode pourrait également promettre l’extraction du lithium et des éléments des terres rares, selon le Dr Shichen Xu.
Investir dans le recyclage des métaux
While some metals like steel and aluminum are recycled well, other more complex materials like electronic waste are still mostly unrecycled, or processed in unsanitary and polluting conditions in poor countries.
Meanwhile, EVs, solar panels, batteries, heat pumps, and small electronic devices are produced in ever larger quantities, accumulating the stockpile of material needing to be recycled in a mere few years.
You can invest in recycling companies through many brokers, and you can find here, on securities.io, our recommendations for the best brokers in the USA, Canada, Australia, the UK, as well as many other countries.
If you are not interested in picking specific companies, you can also look into ETFs like the Mast Global Battery Recycling & Production ETF (EV), the VanEck Circular Economy UCITS ETF (REUS), or the WisdomTree Recycling Decarbonisation UCITS ETF – USD Acc (WRCY) which will provide a more diversified exposure to capitalize on the recycling industry.
Entreprises de recyclage des métaux
1. Li-Cycle Holdings Corp (LICY )
(LICY )
Parmi tous les types de déchets électroniques, les batteries sont peut‑être les plus problématiques.
Cela s’explique non seulement par le fait qu’elles sont des dispositifs extrêmement complexes contenant de nombreux métaux polluants, mais aussi parce qu’elles représentent toujours un risque de sécurité en raison du danger d’incendie ou d’explosion des batteries chargées. Ainsi, bien que les batteries soient généralement sûres dans des conditions normales, les broyer ou les faire fondre pour le recyclage crée évidemment un tel danger.
Et le volume de batteries nécessitant un recyclage va exploser, multiplié par six d’ici 2030 en Amérique du Nord seulement.
Source: Li-Cycle
Un argument de vente crucial de Li‑Cycle est que leur méthode peut traiter des packs de batteries entièrement chargés, sans besoin de les démonter ou de les décharger.
Il s’agit également d’un processus « agnostique de forme de batterie », ce qui signifie qu’il peut fonctionner avec tout type de batterie lithium‑ion, quel que soit le fabricant ou l’état de la batterie. Comme l’industrie est encore loin d’être consolidée autour d’un design spécifique et que l’innovation progresse très rapidement, il est crucial pour un recycleur de rester capable de travailler efficacement à long terme.
Dans l’ensemble, l’entreprise atteint un taux de récupération de 95 % et peut produire des matériaux de haute qualité tels que du carbonate de lithium de qualité batterie à partir des batteries usagées.
Source: Li-Cycle
En 2023 et début 2024, l’entreprise a rencontré un obstacle avec d’importants dépassements de coûts pour la construction d’une installation de traitement importante à Rochester, NY. Cela est survenu après une expansion très rapide avec des installations construites en Amérique du Nord, en Europe et en Asie.
Si terminée et fonctionnant à pleine capacité, le hub de Rochester pourrait traiter jusqu’à 35 000 tonnes de « black mass » (essentiellement des batteries broyées) par an.
Ce serait une avancée considérable par rapport aux seules 1 394 tonnes de black mass produites au deuxième trimestre 2024.
Source: Li-Cycle
Pour obtenir les fonds nécessaires à la finalisation de Rochester, Li‑Cycle a obtenu en mars 2024 un investissement de 75 M$ du géant minier Glencore. Elle recherche également un prêt de 375 M$ auprès du gouvernement américain dans le cadre de la promotion des politiques vertes et de la réindustrialisation liées à l’IRA et à la loi bipartite sur les infrastructures aux États‑Unis.
Le processus de prêt du DoE est désormais assez avancé, ayant atteint l’étape 5 sur 6 au total. La construction à Rochester devrait redémarrer si le prêt est approuvé.
Source: Li-Cycle
Un autre obstacle pour l’entreprise a été la faiblesse des prix des matières premières, qui a touché l’ensemble de la chaîne d’approvisionnement, y compris les mineurs de lithium. En réponse, l’entreprise a réduit ses effectifs et a coupé les coûts où cela était possible.
Si le hub de Rochester réussit, l’entreprise prévoit de construire trois hubs de troisième génération supplémentaires (Rochester étant de deuxième génération) en Alabama, en Arizona et en Allemagne.
Source: Li-Cycle
2. Enviri
(NVRI )
Anciennement connue sous le nom de Harsco, l’entreprise est un géant du recyclage des déchets, avec un focus sur les déchets industriels et miniers, y compris les métaux (40 % de son chiffre d’affaires total).
L’entreprise est divisée en 3 parties :
- Harsco Environmental : Traitement de 20 millions de tonnes de scories chaque année pour produire de l’asphalte, des dalles de pavage, des abrasifs, des bardeaux de toiture et des engrais.
- Clean Earth : spécialisé dans la gestion des déchets dangereux, incluant chaque année 5,6 millions de lampes, 5,3 millions de livres de batteries, 5 000 tonnes d’électroniques, 3,4 millions de sols contaminés et 71 millions de gallons d’eaux usées.
- Rail : fournissant des solutions de maintenance et de construction ferroviaires.
Source: Enviri
Dans l’ensemble, le segment recyclage/nettoyage représente la majorité de l’activité, avec 62 % du chiffre d’affaires total provenant d’Amérique du Nord. Clean Earth a connu une croissance rapide, passant de quelques pourcents du chiffre d’affaires de l’entreprise en 2019 à près d’un tiers en 2024.
Source: Enviri
L’entreprise voit une importante opportunité de croissance dans le traitement des PFAS (substances per- et polyfluoroalkyl), ou « produits chimiques éternels », qui suscitent de plus en plus d’inquiétudes et nécessitent de meilleurs procédés. Le marché du traitement des PFAS que le segment Clean Earth d’Enviri pourrait adresser devrait croître jusqu’à 3‑5 milliards.
L’entreprise continue également de se concentrer sur l’identification de méthodes supplémentaires capables de détruire les PFAS, plutôt que de les enfouir en décharge ou d’utiliser des traitements d’injection en puits profonds.
Nous pensons que la destruction constitue une technologie supérieure pour réduire les risques et responsabilités à long terme.
À mesure 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 bénéficient. D’autres opportunités existent dans l’acier vert et l’asphalte à empreinte carbone négative.
À long terme, l’entreprise envisage de vendre ses actifs ferroviaires, afin de finaliser sa transformation d’un groupe industriel en une société 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 a conduit à la suspension pour l’instant de la cession du segment ferroviaire.
