Une mine d’or dans nos déchets

Le centre Meurice R&D contribue à la formation des étudiants de l’Institut Meurice, école d’ingénieurs de la HELdB, par le partage des connaissances. Ici, c’est une technologie originale et écologique pour le recyclage de certains déchets d’équipements électriques et électroniques (D3E) grâce à l’application de la biotechnologie. Plutôt qu’un traitement par les voies hydro- ou pyro-métallurgiques très énergivores et néfastes pour l’environnement, ce sont les microorganismes qui sont mis à contribution dans la mise en œuvre de procédés innovants et brevetés.

Depuis quelques décennies, un problème majeur est rencontré, celui des déchets. Mais plus précisément, ce sont les déchets d’équipements électriques et électroniques qui posent un problème en termes d’immobilisation de ressources et de pollution. En effet, en 2019, ce ne sont pas moins de 53,6 millions de tonnes de déchets électroniques qui ont été générés et seuls 17,4 % ont été correctement collectés et recyclés. Cela équivaut à une perte d’environ 59 milliards d’euros de métaux (Bruel, 2020). Des solutions existent pour traiter ces déchets. Mais ces solutions ne sont pas les meilleures car elles s’avèrent également polluantes sur d’autres fronts.

C’est pourquoi, une initiative plus respectueuse de l’environnement a été mise en place, le projet PRECIOUS. Celui-ci vise à utiliser des microorganismes extrêmophiles pour dissoudre (biolixivier) les métaux dits « lourds » (cuivre, zinc, plomb, étain, …) dans ces déchets dans un premier temps et permettre leur revalorisation dans un second temps (Brandl et al., 2001). C’est le fer ferrique (Fe³⁺) qui est l’agent actif de la réaction de biolixiviation. Ce fer ferrique va devenir du fer ferreux (Fe²⁺) par réaction d’oxydoréduction et celui-ci est ensuite utilisé comme énergie par les bactéries qui vont oxyder ce fer à nouveau. Un cycle se met alors en place pour la biolixiviation des métaux lourds. C’est ce cycle qui permet de diminuer l’apport en fer dans le procédé. Ce qui est souhaitable pour faciliter les étapes de récupération et de purification des métaux à la fin du procédé.

Le projet PRECIOUS a été initié début 2019 et poursuit sa route avec des résultats prometteurs en termes de concentration en métaux finale et en quantité de déchets mise en jeu dans un bioréacteur. Le procédé est actuellement réalisé en batch (discontinu) mais devrait bientôt passer en continu pour permettre une réalité industrielle. Cette approche pourrait permettre de développer un procédé économiquement viable (Hubau et al., 2020).

Afin d’atteindre une haute charge en déchets (100 Kg/m³ contre 70 Kg/m³ actuellement), des techniques d’immobilisation cellulaire doivent être testées pour augmenter la résistance bactéries (Acidithiobacillus ferrooxidans) à la toxicité des métaux qu’elles rencontrent (Vermeulen & Nicolay, 2017). Cette technologie est déjà disponible au sein du laboratoire de recherche car un procédé d’immobilisation a été mis au point et breveté sur l’utilisation de PVA (polyvinyle alcool) comme support d’immobilisation.

Afin de garder l’aspect biologique et respectueux de l’environnement, ce sont des levures qui sont utilisées pour récupérer sélectivement les métaux précieux comme l’or au sein d’un lixiviat après les étapes de biolixiviation des métaux lourds.

Toutes ces étapes visent à développer une solution intégrée et globale pour la dépollution des déchets électroniques des métaux lourds et précieux. Le procédé rentre également dans le cadre d’une économie circulaire et sociale au sein de la région Bruxelloise mais vise également d’autres pays du monde.

Références

Brandl, H., Bosshard, R., & Wegmann, M. (2001). Computer-munching microbes : Metal leaching from electronic scrap by bacteria and fungi. 8.

Bruel, B. (2020, juillet 3). 53 millions de tonnes de déchets électroniques en 2019, un record pas très glorieux. Clubic.com. https://www.clubic.com/mag/environnement-ecologie/actualite-5208-millions-de-tonnes-de-dechets-electroniques-en-2019-un-record-pas-tres-glorieux.html

Hubau, A., Minier, M., Chagnes, A., Joulian, C., Silvente, C., & Guezennec, A.-G. (2020). Recovery of metals in a double-stage continuous bioreactor for acidic bioleaching of printed circuit boards (PCBs). Separation and Purification Technology, 238, 116481. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.116481

Vermeulen, F., & Nicolay, X. (2017). Sequential bioleaching of copper from brake pads residues using encapsulated bacteria. Minerals Engineering, 106, 39‑45. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2016.11.010