Conception d'un procédé de biolixiviation pour la valorisation des métaux contenus dans les déchets de cartes électroniques

Spent Printed circuit boards (PCBs) are today raising attention because they contain almost 35% of metals including precious and strategic metals even at greater concentration than in primary resources (for instance, gold and copper are 25 to 250 times and 20 to 40 times more concentrated in spent PCBs than in ores, respectively). Consequently, spent PCBs are becoming a valuable resource, while the lack of an appropriate treatment could be a cause of environmental pollution. Today, high-grade PCBs are treated by pyrometallurgy to recover precious metals but many strategic metals are lost in the slag during this operation and the energy-cost of such processes is more and more disadvantageous. Therefore, the design of energy-efficient and cost-effective new processes capable to perform efficient metal recovery from PCBs is particularly important. Emerging techniques based on mechanical processes and hydrometallurgy appear as alternative solutions. In particular, biohydrometallurgy could be very promising. In the literature, few studies deal with the use of bioleaching for the treatment of spent PCBs by means of acidophilic microorganisms, which are mainly ferro and sulfo-oxidant. It allows the recovery of different metals such as Cu, Ni, Zn, etc. In the present study, a double-stage continuous bioreactor was designed to bioleach comminuted spent printed circuit boards (PCB) of low and medium grade. This work is performed at IRCP (Chimie ParisTech) and at the BRGM, in partnership with GeoRessources and is funded by the Chair ParisTech Urban Mines, supported by Eco-systemes.Parmi les différents types de déchets secondaires, les déchets électroniques représentent le flux de déchets dont la croissance au niveau mondiale est la plus forte. La récupération des métaux dans ces déchets est théoriquement plus efficace d’un point de vue énergétique que l’exploitation de gisements primaires. Cependant, la complexité de ces produits est telle qu’il n’est pas toujours possible de les insérer dans les chaînes de recyclage conventionnelles. La pyrométallurgie est le procédé le plus utilisé pour le raffinage des métaux contenus dans les circuits imprimés mais ce procédé de recyclage est très consommateur d’énergie et est réservé aux déchets à haute teneur en métaux précieux. Les procédés hydrométallurgiques sont moins coûteux et particulièrement flexibles. En particulier, l’utilisation de microorganismes permettant de catalyser les processus d’oxydation des métaux représente une alternative intéressante tant d’un point de vue économique qu’environnemental. Des études ont été menées sur la biolixiviation des circuits imprimés: d’un côté l’utilisation d’acides organiques et cyanure produits par des champignons ; de l’autre, l’utilisation de fer ferrique produit par des bactéries acidophiles, qui ne nécessitent pas de conditions stériles. L’étude de la biolixiviation des déchets de circuits imprimés par des bactéries acidophiles est l’objectif de la thèse. Pour ce faire, un procédé en 2 étapes en continu est mis au point. Différentes problématiques sont prises en compte : caractérisation et préparation des circuits imprimés ; influence du type de broyage ; adaptation des bactéries aux conditions spécifiques de la lixiviation ; rôle du fer ferrique, du pH et de la température ; besoins en O2 et CO2; mécanismes qui contrôlent la cinétique de mise en solution des métaux ; détermination des conditions physico-chimiques et biologiques. Cette thèse est réalisée à l’IRCP et au BRGM, en partenariat avec GeoRessources et est financée par la Chaire ParisTech Mines Urbaines soutenue par Eco-systèmes