Première base de données paneuropéenne sur les matières premières secondaires
En janvier 2018, la première base de données paneuropéenne sur les matières premières secondaires, dont de nombreuses matières premières "critiques", a été mise en ligne. Depuis, nous en savons plus sur les gisements de matières premières que contiennent les voitures, les batteries et les appareils électroniques vendus, utilisés, conservés - et finalement recyclés ou éliminés - dans 28 pays de l'UE, en Norvège et en Suisse. L'Empa a contribué de manière déterminante à la création de cette banque de données.
Où se trouvent les matières premières secondaires ? A cela s'ajoutent 15 kg de batteries au plomb et 2 kg de batteries d'autres types, dont 500 g d'accumulateurs au lithium-ion, ainsi qu'une partie de 60 kg d'une automobile. Tous ces biens finissent par tomber en panne ou devenir obsolètes. Certains sont jetés et recyclés, d'autres sont revendus sur des plateformes comme Ebay et Ricardo. Des quantités considérables finissent dans les tiroirs, les armoires et les garages, où elles constituent de véritables stocks de matières premières.
Un tas de données fragmentées
Ces dernières années, des données sur la présence et la répartition des matières premières critiques dans les produits, les composants et les déchets ont été générées par des institutions de recherche, l'industrie, les services gouvernementaux et les organisations non gouvernementales, et stockées dans des bases de données, des formats et des rapports très variés. Mais personne n'avait jusqu'à présent rassemblé et traité ces données de manière à ce que l'industrie du recyclage, les autorités et les décideurs politiques soient en mesure d'intégrer toutes ces matières premières dans une planification d'avenir judicieuse sur le plan économique et écologique.
Le projet "Pros-pecting Secondary Raw Materials in the Urban Mine and Mining Waste" (ProSUM), financé par le programme de recherche de l'UE "Horizon 2020", a relevé ce défi (www.prosumproject.eu), auquel ont participé, outre 17 instituts de recherche de 12 pays, pas moins de trois départements de l'Empa, à commencer par le département "Technologie et société", responsable du Work Package "Product
Characterization".
Le département dirigé par Patrick Wäger mène depuis de nombreuses années des recherches en réseau international sur les systèmes de recyclage. L'un des points forts de la recherche est le traitement des déchets électriques et électroniques - appelés e-waste - en Suisse ainsi que dans les pays en développement et émergents. Ces dernières années, les activités de recherche se sont concentrées sur les matières premières critiques telles que l'indium, les éléments des terres rares et les métaux du groupe platine.
Une science jeune
Heinz Böni, chercheur à l'Empa, se penche avec son équipe sur le rôle des matières premières critiques dans le "métabolisme social". C'est ainsi que les chercheurs en environnement désignent, par analogie au métabolisme corporel, les flux de matières et d'énergie déclenchés par les activités de la société. L'étude de ce métabolisme social est une science relativement jeune, dont les fondements ont été élaborés à la fin des années 1980 par Peter Baccini et Paul Brunner à l'Eawag, l'institut de recherche sur l'eau du domaine des EPF. Depuis 2007, c'est surtout un groupe de recherche de l'université de Yale qui s'occupe systématiquement de l'évaluation des risques d'approvisionnement en matières premières ; les chercheurs de Yale ont notamment développé une "matrice de criticité", sur la base de laquelle l'UE a publié en 2010 une première étude sur la criticité des matières premières.
L'équipe de Böni se concentre en particulier sur la fermeture des cycles de matériaux des métaux rares et des matières premières critiques. Dans le cadre d'un projet financé par l'Office fédéral de l'environnement (OFEV), les chercheurs se sont par exemple penchés sur la récupération du néodyme, que l'on trouve par exemple dans les aimants des bobines mobiles des disques durs, et sur le recyclage de l'indium, que l'on trouve dans les écrans plats. Actuellement, les chercheurs de l'Empa travaillent sur les possibilités de récupérer les métaux rares dans les composants électriques et électroniques des véhicules et de les maintenir ainsi dans le cycle des matières.
Ce sont des chercheurs de l'université technique de Delft qui ont finalement demandé aux Suisses de participer au projet Pro-SUM. "Nos collègues nous connaissaient bien pour avoir travaillé ensemble sur d'autres projets", explique Patrick Wäger, qui a dirigé l'un des cinq work packages ProSUM. Le point de départ était une base de données sur les matières premières minérales dans les pays de l'UE, développée par le Bureau de recherche géologique et minière (BRGM) français dans le cadre d'un précédent projet de recherche de l'UE, "Minerals4EU". Amund Loevik, chercheur à l'Empa, avait pour mission de rassembler les données éparses provenant de différentes sources et de les mettre en forme de manière cohérente. Il s'agissait en premier lieu d'évaluer la qualité des données et de les pondérer en conséquence.
Pour mener à bien cette tâche exigeante, Wäger et ses collègues ont fait appel à d'autres collègues de l'Empa : Matthias Rösslein, du département "Particles-Biology Interactions", a aidé Loevik à préparer et à évaluer les données à l'aide de méthodes statistiques. L'expert en analytique Renato Figi et son équipe du département "Advanced Analytical Technologies" ont développé et validé de nouvelles méthodes de prélèvement, de préparation des échantillons et d'analyse chimique (voir page 16). La détermination de la teneur en matières premières critiques dans des produits sélectionnés et dans des fractions issues du traitement des piles usagées, des déchets d'équipements électriques et électroniques (DEEE) et de diverses fractions broyées de véhicules hors d'usage a joué un rôle central dans ce processus.
En janvier 2018, la base de données ProSUM a été élargie à www.urbanmineplatform.eu et enfin, elles ont été mises à la disposition du public. La "Urban Mine Platform" contient des jeux de données sur les flux, les entrepôts, la composition et les flux de déchets de batteries, d'appareils électriques et électroniques et de véhicules. Les chercheurs, l'industrie du recyclage et les décideurs politiques peuvent ainsi consulter des informations ciblées sur les évolutions passées et futures, par exemple pour estimer le potentiel de matières premières de certains gisements de la mine urbaine ou pour développer des stratégies de récupération innovantes. (Source : EMPA)
