Les éléments technologiques critiques (TCE) sont des éléments clés pour les hautes technologies, mais leur approvisionnement est menacé. Une solution durable pour résoudre ce problème consiste à améliorer leur recyclage, mais les difficultés dans l'analyse des flux de déchets sont un obstacle.

Objectifs

  • Fournir des concentrations en TCE à des teneurs de l’ordre du μg/g dans les déchets de la mine urbaine qui soient fiables et traçables au SI afin d'améliorer l'efficacité et la sélectivité du recyclage des TCE
  • Développer au moins un matériau de référence certifié en concentration en TCE et organiser une comparaison interlaboratoire impliquant des laboratoires industriels

Résumé et premiers résultats

Les TCE sont utilisés dans de nombreuses technologies clés telles que les panneaux solaires (In, Ga, Ta), les éoliennes (Nd, Dy, Ge, Gd), l’éclairage à haute efficacité énergétique (La), les batteries pour voitures électriques (Co) et les appareils électroniques (Au, Pt, Pd, Rh, Pr), tels que les téléphones mobiles, ordinateurs et capteurs. Ces éléments sont considérés comme critiques en raison de leur rareté et en 2017, l'UE a publié une mise à jour de sa liste des matières premières critiques contenant 17 éléments chimiques auxquels il faut ajouter les éléments du groupe du platine et des terres rares.

La quantité de déchets de la mine urbaine provenant des équipements électriques et électroniques (DEEE) tels que les circuits imprimés et les batteries devraient atteindre plus de 12 millions de tonnes d'ici 2020 dans l'UE. Or la valeur totale des DEEE pourrait représenter 55 milliards d'euros si les matières premières étaient recyclées.

Afin de sécuriser l’approvisionnement en TCE, l'UE a donc encouragé le recyclage et la collecte des déchets par la Directive cadre sur les déchets (2018/851/UE). L’identification et l’évaluation des concentrations de TCE dans les déchets des mines urbaines permettraient à l'industrie du recyclage de : (i) estimer la valeur économique des déchets, (ii) opter pour la meilleure filière de recyclage, (iii) mettre en œuvre la R&D pour le recyclage, et (iv) estimer la valeur économique du produit final. Cependant, il existe actuellement un manque de matériaux de référence certifiés ainsi que de méthodologie analytique pour l'analyse en routine des TCE dans les déchets. Le seul matériau de référence sur les déchets électroniques actuellement disponible est le BAM M-505a, mais il est certifié uniquement pour des éléments Au, Pt, Pd. Des méthodes de référence primaires ainsi que matériaux de référence certifiés sont nécessaires pour se conformer à la norme ISO / CEI 17025 « Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnages et d'essais ». La spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif (ICP-MS) et l'analyse par activation neutronique (INAA) représentent l'état de l'art actuel pour les analyses de métaux. Mais alors que l'ICP-MS est disponible dans de nombreux laboratoires d'analyse, l’INAA n'est disponible que dans quelques laboratoires de recherche ayant accès à une source de neutrons.

Une complexité analytique supplémentaire provient de la matrice artificielle et hétérogène des déchets de la mine urbaine. Actuellement, l'analyse des TCE sur les déchets peut être effectuée par deux types de techniques: (i) les méthodes de chimie par voie humide, nécessitant une digestion de l'échantillon, puis une analyse par ICPMS ou spectrométrie d'émission optique à plasma à couplage inductif (ICP-OES); et (ii) celles utilisées en routine comme la fluorescence X à dispersion de longueur d'onde (WD-XRF), spectroscopie d'émission optique à décharge luminescente (GD-OES) ou spectrométrie sur plasma induit par laser (LIBS). Ces dernières ne nécessitent pas de dissolution, car l'analyse est effectuée directement sur l’échantillon solide. Cependant, ces mesures effectuées sur place sur les déchets solides sont souvent semi-quantitatives.

Impacts scientifiques et industriels

Le projet aura un impact sur les industries impliquées dans le recyclage et l’analyse des TCE, sur les industries et les organisations qui collectent et commercialisent les déchets (qui sont généralement différents des entreprises de recyclage), les laboratoires d'analyse accrédités (sous-traitant de l'industrie du recyclage) et les laboratoires des instituts publics de R&D impliqués dans le recyclage des déchets, ainsi que sur les fabricants d'instruments d'analyse des TCE (par exemple XRF) et les fournisseurs de matériaux.

Partenaires

BAM (Allemagne)

IMBiH (Bosnie Herzégovine)

INRIM (Italie)

LGC (Royaume-Uni)

PTB (Allemagne)

RISE (Suède)

SYKE (Finlande)

TUBITAK (Turquie)

BRGM (France)

EID (France)

HZG (Allemagne)

MUL (Autriche)

JSI (Slovénie)

METAS (Suisse)