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Un procédé unique pour recycler les métaux des piles et batteries

De mal en pile
15 janvier 2014 // par Joël Leblanc

Montres, jouets électroniques, téléphones, ordinateurs portables, petits outils : que faites-vous de leurs piles et batteries lorsque leur vie est terminée? Si vous les mettez à la poubelle, vous envoyez dans la nature du zinc, du nickel, du plomb, du cadmium : un cocktail de contaminants métalliques, possiblement cancérigènes pour l’homme, potentiellement perturbateurs de sa fertilité, et définitivement ravageur pour l’environnement. À l’inverse, si vous faites l’effort de les apporter aux centres de recyclage, les piles et batteries risquent de s’y amonceler, faute de ressources pour les trier. C’est ce qu’a constaté le professeur Jean-François Blais, du Centre Eau Terre Environnement de l’INRS, lors d’une visite à un écocentre de la capitale québécoise.

 

« J’arrivais avec plusieurs dizaines de kilogrammes de piles usagées, fruit d’une collecte menée au Centre Eau Terre Environnement, se rappelle le chercheur. J’étais emballé de rapporter autant de matière recyclable, mais le commis qui m’a accueilli était loin de partager mon enthousiasme. Il avait même l’air découragé, car j’apportais un surplus de travail. J’ai appris que pour qu’un écocentre valorise ces kilos de piles, les ouvriers doivent prendre le temps de les trier selon leur type : alcalines, salines, nickel-cadmium, lithium... Un temps considérable qui, en bout ligne, ne rapporte pas grand-chose. »

 

De l’argent jeté par les fenêtres faute d’une récupération efficace

On prédit qu’en 2015, les Canadiens achèteront quelque 767 millions de piles et batteries. De ce nombre, moins de 10 % seront recyclées, malgré les centaines de tonnes de métal que cela représente et les profits bruts qui pourraient être engrangés. Près d’une vingtaine de compagnies dans le monde commercialisent pourtant des procédés de recyclage de piles. « Le problème, regrette Jean-François Blais, c’est que ces procédés ne s’appliquent que sur certains types de piles spécifiques, par exemple les alcalines. Il faut absolument trier les piles retournées par les consommateurs. »

 

Aux prix actuels du marché, chaque tonne de piles en vrac contient pour plus de 2700 $ de métaux. Le nickel surtout, mais aussi le manganèse, le zinc, le cobalt, le cadmium et le lithium – qui sont parmi les plus payants –, sans compter une pléthore de métaux « accessoires », qui rapporteraient quelques dollars aussi. Les extraire pour ensuite les revendre serait potentiellement rentable, selon le chercheur de l’INRS.

Le professeur Blais et la doctorante en sciences de l’eau Kulchaya Tanong ont donc décidé de mener un projet de valorisation des déchets des piles et des batteries très novateur. « Notre but, explique la chercheuse thaïlandaise, est de trouver un procédé unique qui permettrait de recycler tous les types de piles sans avoir à les trier au préalable. » Et le défi est pour ainsi dire physique! Kulchaya Tanong doit d’abord casser les piles pour en faire une fine poudre, à coups de pince, de marteau et de scie électrique! Préalablement à l’étape du broyage, elle aura congelé dans l’azote liquide certains types de piles afin d’éviter qu’elles ne s’enflamment ou n’explosent.

 

La recherche d’une solution parfaite

Dans les laboratoires du Centre, un échantillon de la fameuse poudre repose dans un sac de plastique plutôt lourd; on devine le métal qui se cache dans les particules grosses comme des grains de sel. Ainsi pulvérisés, les résidus des piles ont une surface de contact beaucoup plus grande et se prêteront ainsi plus aisément aux réactions chimiques qui les attendent. « Le but est de mettre les métaux en solution, explique la chercheure. Ensuite, on pourra les faire précipiter un par un pour les récupérer. »

 

« Ce n’est pas très différent des procédés miniers au cours desquels on doit extraire les métaux de la poudre de roche dans laquelle ils se trouvent, poursuit Jean-François Blais. En plus, les métaux sont quasi-purs dans la poudre des piles, contrairement aux minerais. Ça nous facilite la tâche. »

 

Et pour dissoudre des métaux, on recourt à différents produits chimiques : des acides organiques et inorganiques, comme l’acide sulfurique, des agents oxydants, réducteurs... Pour bien solubiliser le tout, les deux chercheurs doivent trouver les températures optimales, de même que les concentrations des différents réactifs et la quantité de poudre que la solution peut dissoudre.

 

« Ensuite, c’est l’extraction, continue Kulchaya Tanong. On y va par précipitation sélective, par échange d’ions ou par électrodéposition... Le défi est de trouver quelles techniques utiliser et dans quel ordre les appliquer. » La dernière étape consistera à récupérer les eaux utilisées pour recommencer le procédé avec un nouvel échantillon de poudre.

 

À la clé, si les deux chercheurs arrivent à leurs fins, un procédé tout simple pourra être appliqué à l’ensemble des piles et batteries, en vrac. Pour obtenir de gros tonnages qui assureraient la rentabilité de ce nouveau type de recyclage, une usine québécoise centralisée, près des secteurs plus densément peuplés, donc où se consomment le plus de piles, serait idéale. Les chercheurs imaginent le tout faisable d’ici 5 à 10 ans, au grand plaisir des trieurs des écocentres qui n’auront plus qu’à envoyer la marchandise telle quelle à l’usine. ♦

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Contrat Creative Commons« Un procédé unique pour recycler les métaux des piles et batteries : De mal en pile » de l'Institut national de la recherche scientifique (INRS) est mis à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Paternité - Pas d’Utilisation Commerciale - Pas de Modification 2.5 Canada. Les autorisations au-delà du champ de cette licence peuvent être obtenues en contactant la rédaction en chef. © Institut national de la recherche scientifique, 2014 / Tous droits réservés / Photos © Marc Robitaille

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