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L’extraction raisonnée : une opportunité pour un recyclage local des métaux stratégiques

Authors :
Zemb, Thomas
Gabriel, Jean-Christophe P.
Palacin, Serge
Rare Earth Element reCYCLing with Low harmful Emissions - REE-CYCLE - - EC:FP7:ERC2013-07-01 - 2018-06-30 - 320915 - VALID
Institut de Chimie Séparative de Marcoule (ICSM - UMR 5257)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN UMR 3685)
Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685)
Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Nanyang Technological University [Singapour]
the National Research Foundation, Prime Minister’s Office, Singapore, the Ministry of National Development, Singapore, and National Environment Agency, Ministry of the Environment and Water Resource, Singapore under the Closing the Waste Loop R&D Initiative as part of the Urban Solutions & Sustainability – Integration Fund (Award No. USS-IF-2018-4)CEA’s program 'Matériaux et Procédés' for a PhD support (project MICROPRO).
Académie des sciences
European Project: 320915,EC:FP7:ERC,ERC-2012-ADG_20120216,REE-CYCLE(2013)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Laboratoire Innovation en Chimie des Surfaces et NanoSciences (LICSEN)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Source :
Conférence débat de l'Académie des Sciences, Conférence débat de l'Académie des Sciences, Académie des sciences, Nov 2021, Paris, France
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

International audience; L’économie circulaire n’est un objectif réaliste en France et en Europe qu’associé à un recyclage efficace, acceptable sur le plan économique et environnemental. C’est le cas des matériaux géo-stratégiques, présents en quantités limitée dans le monde et de plus extraits et purifiés avec des quantités gigantesques d’acides forts minéraux, de surfactants, d’extractants et de solvant issus du pétrole.Le recyclage des terres rares dans un territoire aux normes environnementales strictes est sous la dépendance de trois facteurs : des prix à l’import tenant compte des pollutions et consommations d’énergie hors d’Europe, des normes réglementaires concernant réactifs et effluents, des techniques de recyclage par extraction liquide-liquide en cycle fermé sobres en matières et en énergie. Ce recyclage ne deviendra possible que si une bonne combinaison de ces facteurs apparaît. Par exemple les normes environnementales dans la recyclabilité des aimants permanents d’éoliennes se durcissent mais les avancées scientifiques et techniques en hydrométallurgie ont fait d’énormes progrès au cours des dernières cinquante années grâce au traitement du combustible usé des réacteurs nucléaires pour séparer uranium et plutonium (métal stratégique de l’avenir) des terres rares de autres produits de fission couvrant les deux tiers du tableau périodique.Nous décrivons dans l’exposé trois avancées majeures récentes qui permettront de concevoir - et nous l’espérons de mettre en oeuvre en France - des procédés d’extraction raisonnée éco-compatibles. Les techniques actuelles reposent sur des plans d’expérience exhaustifs, qui sont ensuite calculés avec un grand nombre de paramètres permettant de reproduire numériquement les valeurs observées par ajustements successifs. La théorie prédictive globale « ienaïque » des variations de potentiel chimique associés au transfert de métaux entre liquides permet maintenant d’affiner par modélisation des procédés résilients envers la variation des intrants. Une innovation radicale est l’utilisation de la synergie d’origine entropique pour diviser typiquement par dix les effluents et quantités d’acide et/ou temps deséjour, réduisant ainsi le cout et l’impact environnemental de la séparation.Ces nouvelles approches sont dues à deux avancées majeures. D’une part les progrès en nanosciences qui depuis trente ans qui ont permis la caractérisation de l’organisation des phases solvant en micelles et microémulsion par fluorescence X et la mesure directe des énergies libres de transfert, responsables de l’extraction et de la de-extraction. D’autre part les progrès de mise en oeuvre des procédés : centrifugation, extraction sans extractant, extraction par synergie de solvants verts, le tout avec uneteneur réduite en acides forts.Nous donnerons quelques exemples issus des travaux menés à l’ICSM depuis 2009 et de l’ERC « REECYCLE» depuis 2014 et obtenus plus récemment à SCARCE CEA-NTU localisé à Singapour et sur les perspectives qu’ils ouvrent vers 2030

Details

Language :
French
Database :
OpenAIRE
Journal :
Conférence débat de l'Académie des Sciences, Conférence débat de l'Académie des Sciences, Académie des sciences, Nov 2021, Paris, France
Accession number :
edsair.dedup.wf.001..9be0e373a8fd2208d4336061488ccd29