Mousses lixiviantes - Réduire l’impact de l’extraction des métaux

La récupération d’une grande variété de métaux dans les DEEE (parfois nommés D3E) (déchets d’équipements électriques et électroniques), également appelés « e-déchets », est un enjeu majeur dans la préservation des ressources naturelles et simultanément dans le traitement d’une importante quantité de déchets. L’hydrométallurgie, basée sur des solutions de lixiviation contenant des oxydants ou des acides pour extraire des métaux, traditionnellement utilisée dans l’industrie minière pour le traitement du minerai, est également une voie prometteuse pour la récupération de métaux à partir des DEEE (tels que les métaux du groupe du Pt, Au, Ag, Cu). En outre, en choisissant soigneusement les lixiviants, il est possible d’obtenir un procédé sélectif maximisant la récupération des métaux précieux tout en minimisant l’extraction des éléments accessoires. Néanmoins, les procédés hydrométallurgiques peuvent générer de grands volumes d’effluents polluants tels que les cyanures ou l’acide sulfurique.

Pour résoudre ce problème, des procédés respectueux de l’environnement sont nécessaires pour traiter les DEEE. Ils peuvent reposer sur des lixiviants plus écologiques (acide formique ou persulfate de potassium) ou des méthodes de biolixiviation basées sur des micro-organismes éventuellement associés à des chélatants. Une approche récemment investiguée propose une autre voie pour réduire les quantités de réactifs et d’effluents en développant des mousses aqueuses de lixiviation. Les mousses consistent en un assemblage de bulles stabilisées par des molécules tensioactives, et contiennent au minimum 75 % de phase gazeuse. Elles sont déjà utilisées dans différents procédés, pour le traitement des eaux usées ou pour la flottation des minerais, car elles ont la capacité de concentrer les particules, les ions, et certaines molécules comme les protéines. Le rapport gaz/liquide élevé permet de viser une réduction du volume de liquide de 75 à 99 % par rapport à des procédés basés sur des solutions, conduisant à des gains substantiels en termes de volume de réactifs et d’effluents. Par ailleurs, le tensioactif peut associer d’autres fonctions, comme celle de ligand pour améliorer la sélectivité de l’extraction. La phase gazeuse peut également être contrôlée pour ajuster son potentiel oxydant, en utilisant des pressions partielles d’oxygène différentes, ou de l’ozone.

L’étude présentée dans cet article illustre une preuve de ce concept, en dissolvant du cuivre métallique par une mousse constituée d’air, d’acide chlorhydrique diluée et de tensioactifs non ioniques de type alkyl polyoxyéthylène éther. L’oxygène de l’air présent dans les bulles réagit très rapidement avec le cuivre métallique pour le dissoudre en présence d’acide non oxydant, contrairement aux expériences témoin réalisées sans mousse. L’utilisation d’un tensioactif anionique jouant le rôle de ligand des ions cuivriques promeut ce phénomène.

Ces résultats ouvriraient la voie à des procédés plus respectueux de l’environnement, en permettant de traiter les volumes importants de déchets électroniques générés annuellement et actuellement sous-valorisés.

Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire des termes utilisés.