Des recherches conjointes entre BOKU Tulln et l’Université des sciences appliquées IMC Krems montrent un grand potentiel dans la récupération de matériaux précieux à partir de déchets électroniques. En laboratoire, une récupération allant jusqu’à 85 % des terres rares a été obtenue.
Développement du procédé de bioextraction et de bioaccumulation
La collaboration entre BOKU Tulln et l’Université des sciences appliquées IMC Krems a permis le développement d’un processus en deux étapes respectueux de l’environnement et durable pour récupérer les terres rares en améliorant la bioextraction et la bioaccumulation. Au stade de la bioaccumulation, des taux de récupération des métaux allant jusqu’à 85 % ont été obtenus à partir des déchets électroniques.
La clé du succès réside dans la combinaison des processus biotechnologiques. Les bases prometteuses de ces méthodes, actuellement en développement, ont été récemment publiées dans la célèbre revue Frontières de la microbiologie.
Contexte et besoin
La forte augmentation de la demande d’appareils électroniques ces dernières années, utilisés dans un large éventail d’appareils tels que les téléphones portables, les véhicules électriques et les ordinateurs, a entraîné une augmentation de la quantité de déchets contenant des terres rares. La plupart de ces déchets finissent encore dans des décharges inutilisées, même si les terres rares constituent une source importante de matières premières et ont été classées comme matières premières critiques par l’Union européenne.
C’est pourquoi des recherches intensives sont menées pour trouver des méthodes de récupération efficaces. Par rapport à d’autres méthodes, les méthodes basées sur la microbiologie telles que la bioextraction et la bioaccumulation représentent une alternative technologique « verte » prometteuse pour récupérer les matières premières critiques des déchets électroniques. Ils sont rentables, ne produisent pas de déchets secondaires dangereux ou polluants et consomment moins d’énergie.
Fondamentaux du processus
Les principes de base des procédés reposent sur la production d’acides par certains micro-organismes capables de « lessiver » des métaux comme le fer, le cuivre ou l’aluminium des déchets électroniques. Ces métaux interfèrent avec le processus d’absorption des terres rares précieuses lors de leur bioaccumulation ultérieure. Les deux méthodes sont étudiées depuis un certain temps par les deux partenaires BOKU Tulln et l’Université des sciences appliquées IMC Krems, et les équipes de recherche ont désormais uni leurs forces dans une collaboration prometteuse et combiné leurs compétences.
« Rien ne vient de rien » : formation pour les microbes
Outre les chercheurs, d’autres acteurs clés du processus de bioextraction, résumés dans la technologie commune, ont participé à l’étude en cours : des bactéries de différentes espèces. Par exemple, ils ont utilisé Acidithiobacillus thiooxydans et Alicyclobacillus disulfidooxidansqui ont été initialement collectés dans un lac minier acide (pH 2,6) en République tchèque, puis cultivés ensemble en laboratoire.
Ces organismes acidophiles et chimiolithotrophes prospèrent dans des environnements acides et tirent leur énergie de l’oxydation de composés inorganiques. En termes de bioaccumulation, Escherichia colila bactérie intestinale bien connue, s’est révélée être l’accumulateur de terres rares le plus efficace.
Défis pratiques et solutions innovantes
Le principal défi pratique du processus d’enrichissement utilisé pour récupérer les terres rares est la teneur élevée en autres métaux généralement présents dans les déchets électroniques. Le fer, le cuivre et l’aluminium notamment interfèrent avec le processus biotechnologique. Pour pallier ce problème, les chercheurs ont imaginé une autre option innovante : « entraîner » les microbes. Grâce à un appareil appelé morbidostat développé à l’IST-Klosterneuburg, les organismes s’habituent progressivement à des concentrations plus élevées de métaux. Cependant, le processus de bioaccumulation doit être effectué avec précaution afin que les organismes ne perdent pas leur capacité à accumuler des substances précieuses.
L’efficacité par étapes
Les méthodes actuellement utilisées pour extraire les terres rares reposent sur des processus chimiques associés à la formation de sous-produits nocifs pour l’environnement et à la création de nouvelles substances problématiques. Une combinaison de méthodes biotechnologiques présente des avantages évidents par rapport aux méthodes chimiques, car la lixiviation et l’accumulation dans les cellules bactériennes sont respectueuses de l’environnement et durables, et aucune substance dangereuse ou polluant n’est produite à aucune étape du processus. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour surmonter les grandes variations dans la composition des déchets électroniques. Même si la concentration de métaux interférents tels que l’aluminium, le fer ou le cuivre change, la technologie doit fonctionner de manière à ce que les résultats soient reproductibles et fiables. Les chercheurs de BOKU et d’IMC Krems poursuivent plusieurs stratégies pour y parvenir. Une autre stratégie consiste à acclimater les bactéries responsables de la bioextraction et de la bioaccumulation à de fortes concentrations de métaux interférents. Ceci est possible grâce à un système appelé morbidostat. Dans ce système, les micro-organismes sont exposés à une concentration progressivement croissante de métaux interférents, puis attendent que l’acculturation se produise et que les organismes commencent à se développer.
Systèmes complémentaires et recherches futures
Parallèlement au conditionnement des micro-organismes, on teste des systèmes capables de déclencher une réduction de la concentration de métaux interférents. Les matériaux étudiés comprennent des hydrogels dits de lignine développés au BOKU. La combinaison de ces stratégies vise à assurer l’efficacité et la durabilité de la combinaison innovante de bioextraction et de bioaccumulation pour développer une nouvelle méthode écologique de recyclage des éléments de terres rares rares.
Des recherches conjointes entre BOKU Tulln et l’Université des sciences appliquées IMC Krems ont démontré un grand potentiel dans la récupération des terres rares à partir de déchets électroniques à l’aide de processus biotechnologiques avancés. Avec un taux de valorisation allant jusqu’à 85 % et l’absence de déchets dangereux, cette approche se présente comme une alternative durable et efficace aux méthodes chimiques traditionnelles.
IMC Krems
Situé au cœur de la province de Basse-Autriche, IMC Krems s’engage à promouvoir l’internationalisation, la formation pratique et l’innovation. Avec plus de 160 universités partenaires, plus de 1 000 entreprises partenaires dans le monde et plus de 3 000 étudiants de 90 pays répartis sur deux sites en Autriche, IMC Krems propose 27 programmes de licence et de master à temps plein et à temps partiel ainsi que quatre cours de formation continue. matières de commerce, de numérisation et d’ingénierie, de sciences de la santé et de sciences de la vie.
Via prd.at
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