Changement climatique

Il s'agit de n'importe quel métal qui contient du fer : acier inoxydable, fer forgé, fonte, acier au carbonne, fer métal pur.

Dans les chaines de récupération le métal ferreux consiste essentiellement d'acier et de fonte provenant essentiellement de vieilles voitures.

Ils ont une excellente résistance mécanique mais ils sont très sensibles à la rouille (oxyde de fer). Les alliages le sont aussi : les molécules de fer qu'ils contiennent, en présence d'air et d'eau se combinent avec l'oxygène pour créer de l'oxyde ferrique (rouge) Fe₂O₃ (4Fe+3O₂ → 2Fe₂O₃)

Avant triage, les les bonbonnes de propane, le verre, le fer massif qui risquent d'endommager les machines -déchiqueteuse sont séparés. Le verre est aspiré de même que le caoutchouc mélangés à l'acier

Des tambours magnétiques séparent le métal ferreux et une vérification visuelle écarte les déchets restant.

Des PCB⁶ sont libérés lors du broyage des métaux (ce sont des perturbateurs endocrinien qui ont une action sur la Thyroïde, la fertilité masculine, le système immunitaire, l'obésité, et le diabète - Le personnel des entreprises de recyclage ont parfois dans leur cheveux des concentrations 11 fois supérieures à la norme. Ils dépassent parfois 90 fois la limite de concentration tolérée.

Il s'agit de n'importe quel métal qui ne contient pas de fer donc ne rouille pas : aluminium (Al), le Cuivre (Cu), le plomb (Pb), le zinc (Zn), l'étain (Sn), le nikel (Ni), le chrome Cr), le laiton (Cu +Zn).

Les métaux non ferreux sont séparés avec des courants de Foucault⁷ (Cu, laiton et Alu)

Pour protéger des pièces de fer contre la rouille, il est possible de les galvaniser (elles sont recouvertes d'une couche de zinc. Procédé inventé par Stanislas Sorel en 1836, encore utilisé aujourd'hui)

 → Les métaux non ferreux  …

Le recyclage de l'aluminium permet d'économiser 97% d'énergie par rapport au métal extrait du sol.

Process X - 2023 - Le processus de recyclage des canettes d'aluminium usagées en canettes d'aluminium neuves au Japon.  

L'aluminium est fondu à 700°C, le laminage se fait à chaud à 500°C, ce qui permet d'obtenir une dalle de 600m de long et une épaisseur de 3 mm.

Ensuite, un laminage à froid permet d'obtenir des bobines de 10 tonnes à l'origine de 750 000 canettes neuves

Les Terres rares sont des métaux constituées de 17 éléments (Lanthanides Ln) : 15 lanthanides : Lanthane ; Cérium ; Praséodyme ; Néodyme ; Prométhium ; Samarium ; Europium ; Gadolinium ; Terbium ; Dysprosium ; Holmium ; Erbium ; Thulium ; Ytterbium et Lutécium, ainsi que le Scandium et le Yttrium.

D'après les principes de la thermodynamique, pour passer d'une énergie fossile à une énergie renouvelable, il faut compenser le travail effectué par la nature pour transformer les végétaux en charbon, pétrole, etc.

Dans l'état actuel de nos connaissances, pour une même quantité d'électricité produite les EnR vont consommer plus de matériaux (Patrick d'Hugues BRGM).

Lors de la transition énergétique, les EnR vont devenir plus dépendantes des métaux ferreux et non-ferreux et les experts tirent déjà la sonnette d'alarme sur l'impréparation de l'Europe à ce défi.

 → Le lithium : Le recyclage  …

Grâce aux aimants permanents construits à partir des terres rares les machines électriques vont être plus petites, mais avec des puissances et des rendements plus importants (Gérard Delette ingénieur CEA)

En France, le BRGM et le CEA ont décidé de s'associer pour travailler sur le recyclage (cartes electroniques, disques durs, leds, etc.).

Bien que la démarche ne soit pas suffisante pour approvisionner toutes les filières en demande, la transition écologique exige que cette question soit abordée avant que de nouveaux gisements ne soient exploités.

• Le traitement commence par une réduction mécanique : broyage ou déchiquetage selon qu'il s'agit de minerai ou de déchets
• séparation physico-chimiques (chargeabilité electrique, caractère magnétique, densité) selon les caracteritiques du substrat à traiter
• concentration des particules (métallurgie extractive)
• au BRGM affinage des métaux par voie liquide - extraction des composant des vieux aimants (dissolution du néodyme et praséodyme avec de l'acide acétique.

Les aimants ont des origines les plus diverses (disques durs, éoliennes, trotinettes, compresseurs des batteries des voitures électriques, etc.).

L'énergie à mettre en oeuvre pour l'extraction est importante et nécessite un travail d'écoconception délicat (concevoir pour pouvoir recycler avec le moins d'impact écologique possible)

Au CEA de Grenoble, la voie liquide est également mise en oeuvre mais avec un traitement par la chaleur supplémentaire (Celine Delafosse LMCM / CEA Liten)

Cela demande la mise en oeuvre d'équipements industriels ou semi-indistriels coûteux. Les terres rares traitées sont le dysprosium et le terbium.

Une voiture electrique contient une cinquantaine de grammes de ces terres rares qui coûtent entre 250 à 1800 € le kg. Une éolienne en contient quelques centaines de kg, ce qui représente des milliers d'Euros.

Dans le minerai se trouve 1 à 2 % de terre rare par tonne de matière brute. Exceptionnellement il est possible d'en trouver jusqu'à 30%. La matière brute est passée au four pour la transformer en poudre. Le Neodyne, le Fer et le Bore injectés sont réutilisés dans la chaine de production de nouvaux aimants.

Tout s'inscrit dans une démarche éco-circulaire (recycler, réutiliser et réduire la matière)

• Fusion et mise en forme par strip casting⁴ (démarrage Fer + Bore + Neodyme) la matière sur une roue en Cuivre pour créer un ruban (200-300 microns)
• Le métal est fondu avec une grosse spire d'induction, dans un creuset à 1500°C.
• Le ruban à la sortie du four est broyé en petits grains dont chacun a un pôle Nord et un pôle Sud (phase délicate car la poudre pyrophorique peut s'enflamer au simple contact de l'air)
• observation au MEB (microscope électronique à balayage). les champs sont alignés grâce à un champs magnétique très fort (electro-aimant)
• Enfin l'aimant permanent doit être mis en forme :
  • le procédé standard consiste à faire passer dans une presse à injection la poudre à alliage magnétique mélangée à des plastiques
  • la pâte est injectée dans un moule pour donner à la pièce sa forme définitive
  • le plastique est brulé dans un four tout en frittant ⁰ un alliage de poudres de terres rares qui forme alors une céramique.
  • la piece est utilisable dès sa sortie du four.

  Un gisement et une mine sont parfaitement localisés mais une "mine urbaine" constituée de produits en fin de vie et dispersés est plus difficiles à gérer (une poubelle "magnétique" pour le recyclage des pièces électronique existe chez certains commerçants, mais l'expérience montre que la plupart de ces déchets finissent dans la poubelle "normale" destinée à l'incinération)

La récupération des métaux ferreux et non ferreux permet d'économiser 97% de l'énergie nécessaire à l'extraction à partir du minerai. Ces filières sont donc importantes pour l'environnement

La consommation mondiale de Lithium et de Terres rare devrait exploser dans les prochaines années avec le développement des EnR et la transition énegétique : la priorité est la réduction du Carbone dans l'atmosphère donc le développement de l'énergie électrique non carbonée.

Le problème posé par le lithium est la très grande consommation d'eau liée à la filière de production par évaporation et lavage des saumures

Les Terres rares quant à elles sont extrêmement dispersées dans le minerai (1 à 2 % par tonne de matière brute). Elles coûtent donc très cher(250 à 1800 € par kg). Une voiture électrique contient seulement quelques grammes de Terre rares, mais une éolienne plusieurs centaine de kg !