Creuser plus profond: de nouveaux modes de recyclage du cobalt ouvrent la voie à un avenir plus vert
Des batteries de véhicules électriques aux éoliennes, en passant par les panneaux solaires et les smartphones, les technologies modernes dépendent du cobalt, une matière première polyvalente et indispensable, pour stimuler le progrès. La demande de cobalt monte en flèche, portée par la transition vers une économie sobre en carbone, ce qui fait de ce matériau une ressource critique pour instaurer un avenir durable. Mais d’où provient le cobalt? Si l’Europe possède d’importantes réserves de minerais renfermant du cobalt, les méthodes d’extraction traditionnelles se sont toutefois révélées non viables. L’Europe se tourne donc vers les pays africains pour satisfaire ses besoins en cobalt, auprès de qui elle importe environ 65 % de ce minerai (environ 10 000 tonnes par an). Seuls 35 % de ce cobalt sont issus de sources secondaires, telles que le recyclage des batteries usagées, des superalliages et des métaux durs. Le projet CROCODILE, financé par l’UE, ouvre la voie à une chaîne d’approvisionnement plus durable et plus sûre pour le cobalt. «Les technologies avancées de valorisation intelligente du cobalt extraient efficacement le cobalt des sources primaires et secondaires, ce qui permet de réduire la dépendance du continent à l’égard des importations de cobalt et de favoriser une économie circulaire grâce à la valorisation du cobalt à partir des déchets», explique la Dre Lourdes Yurramendi, coordinatrice du projet.
Valorisation durable du cobalt à partir de sources primaires
«Le cobalt peut être lixivié de sources primaires en utilisant la biolixiviation dans les opérations minières», fait remarquer Lourdes Yurramendi. Cette méthode renvoie à l’extraction du cobalt à partir des minerais latéritiques à l’aide d’organismes vivants. Les bactéries utilisent l’énergie générée par l’oxydation des oxydes de fer, des minéraux argileux ou des oxydes de manganèse (c’est-à-dire des minéraux qui renferment le cobalt) pour transformer le métal insoluble en une forme soluble comme le sulfate de cobalt. En plus d’atteindre un taux de valorisation du cobalt plus élevé et de limiter le besoin de recourir à la calcination à haute température, comparé aux méthodes primaires traditionnelles, le lixiviat peut être traité plus avant pour obtenir du cobalt métal pur.
Transformer la valorisation secondaire du cobalt: une approche synergique
Le concept technique de CROCODILE pour les sources secondaires se fonde sur l’intégration de plusieurs technologies d’ingénierie chimique innovantes dans des solutions avancées de prétraitement physique. Par exemple, dans le cas des batteries lithium-ion usagées, la première méthode de prétraitement joue un rôle essentiel dans la décomposition des structures complexes contenant un mélange de composés à base de cobalt et de graphite (masse noire) en composés plus simples. Ces composés sont ensuite séparés du flux de déchets par traitement solvométallurgique, qui fait appel à des solutions à base de solvant eutectique profond (DES) pour le processus de lixiviation. La solution ainsi créée contenant les métaux dissous est ensuite soumise à des processus de raffinage chimique supplémentaires: extraction liquide-liquide avec des liquides ioniques (LI) et l’extraction électrolytique pour isoler et purifier le métal souhaité, en l’occurrence le cobalt pour CROCODILE. «Le traitement de la masse noire des batteries lithium-ion nous a montré qu’il est possible d’extraire, en plus du cobalt, d’autres métaux tels que le nickel, le manganèse et le lithium, et qu’il faudrait également les valoriser. Le recyclage de tous les solvants utilisés dans ce processus (DES et LI) ainsi que la réutilisation de la masse noire résiduelle obtenue après l’étape de lixiviation revêtent une importance capitale à l’heure d’assurer la viabilité économique du processus», fait remarquer Lourdes Yurramendi. «CROCODILE a créé un système métallurgique mobile viable, premier en son genre, qui repose sur des technologies hydrométallurgiques et électrochimiques avancées capables d’extraire le cobalt des flux de déchets de la masse noire», ajoute Lourdes Yurramendi. Ce système mobile est en mesure de produire environ 6 kg de cobalt métal par jour sur le site pilote construit pendant le projet. L’analyse du cycle de vie et les études de coûts montrent que ce processus peut être utilisé aux fins d’une production de cobalt à l’échelle industrielle grâce à une optimisation et une mise à l’échelle. La filière intégrée innovante de CROCODILE offre au marché une solution permettant de réduire la dépendance à l’égard des importations de cobalt, qui promeut une chaîne d’approvisionnement durable et la valorisation des déchets.
Mots‑clés
CROCODILE, cobalt, sources secondaires, sources primaires, biolixiviation, batteries lithium-ion, masse noire, pyrométallurgie, hydrométallurgie, solvant eutectique profond, liquides ioniques
