Liquides ioniques pour le recyclage de métaux stratégiques par procédé d'extraction/électrodéposition – SILEXE

Le projet SILEXE rassemble les compétences de trois laboratoires académiques nationalement et internationalement reconnus dans les domaines des liquides ioniques (LCME-EA 1651), de la chimie séparative (ICSM-UMR 5257) et de l'électrochimie (IJL-UMR 7198) ainsi que le savoir faire de la société TerraNova, internationalement reconnue dans le domaine du recyclage des déchets électroniques. L’objectif du projet SILEXE est de démontrer la faisabilité d'un procédé innovant de recyclage des métaux stratégiques et son développement industriel par la mise en place d'un pilote. Dans ce cadre, l’étude et l’utilisation des liquides ioniques à température ambiante (RTILs) comme milieu non usuels pour le recyclage par un procédé d’extraction (ou desextraction)/électrodéposition est au coeur de la proposition, utilisant des ligands classiques ainsi que des Liquides Ioniques à Tâche Spécifique (TSILs) comme systèmes extractants. La dynamique de ce projet repose sur un contexte mondial tendu en matière d’approvisionnement de métaux critiques (stratégiques) associé à la recherche et au développement de nouvelles méthodologies afin de générer des technologies à haute valeur ajoutée débouchant sur des procédés durables. Cette dynamique devrait également répondre aux préoccupations de recyclage des métaux stratégiques dans un souci permanent de sécurité des travailleurs et de protection de l'environnement, associés aux principes de croissance économique, d’emplois et d’attentes sociétales. Ce projet vise l'augmentation des ressources, en évitant les pénuries éventuelles et en réduisant les impacts environnementaux globaux liés aux cycles de vie des métaux stratégiques. Mise à part les terres rares contenus dans les lampes basses consommation pour lesquels deux unités de recyclage industriel ont récemment été inaugurées (procédé Solvay), pour certains, ayant des applications dissipatives comme le tantale (téléphones cellulaires), le lithium (batteries), le gallium, l'indium et le germanium (écrans à cristaux liquide, composants électriques, semi-conducteurs…), aucune technologie n’est à ce jour en mesure d’être industrialisée bien que des premières étapes de recyclage soient initiées au niveau de démonstrateurs. Pourtant, l’accès aux métaux stratégiques a un impact évident sur la défense et la sécurité des pays dépendant des ressources. Dans ce contexte, SILEXE propose de développer un procédé efficace pour l'extraction et la purification des métaux stratégiques, l’indium, le tantal et l’or étant choisis comme cibles. Ce procédé est basé sur l’utilisation de RTILs utilisés à la fois comme milieux extractants contenant soit des ligands chélatants, soit des TSILs qui ont une forte affinité et / ou une sélectivité avec le métal ciblé, et comme milieu de purification par procédé d'électrodéposition sélective. Si peu d’études portant sur la séparation d’ions par procédés hydrométallurgiques liquide / liquide impliquant des chélateurs ou des TSILs en milieu liquide ionique sont déjà décrits, tout comme des études d’électrodéposition effectués en solvants organiques, l’association des deux techniques n’est à ce jour pas abordée dans l’industrie du recyclage. Ainsi, Il apparaît urgent et nécessaire d'étendre ces études à la récupération de métaux stratégiques en milieu RTIL électrochimiquement stables impliquant l’utilisation de ligands, de TSIL’s également electrochimiquement stables, et incorporant des sites de chélation spécifiques. Parce qu’elles jouent un rôle crucial dans la fixation métal-ligand, les conditions de température, d’acidité, de concentration, combinées aux propriétés des liquides ioniques, en particulier la nature de l’espèce anionique seront autant de paramètres à considérer. Sur la base des résultats préliminaires obtenus dans SILEXE, des techniques adaptées pourront être étendues à la purification d'autres métaux stratégiques (Ga, Nb ...).