ETUDE DU POTENTIEL DE RECYCLAGE DE CERTAINS METAUX RARES PARTIE 2

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1 ETUDE DU POTENTIEL DE RECYCLAGE DE CERTAINS METAUX RARES PARTIE 2 Juillet 2010 Etude réalisée pour le compte de l ADEME (contrat n 0902C0071) Par BIO Intelligence Service S.A.S. (Véronique MONIER Victoire ESCALON Laura CASSOWITZ Florence MASSARI Alice DEPROUW) Coordination technique : Claire BOUJARD Service Filières REP et Recyclage Direction consommation durable et déchets ADEME Angers

2 Remerciements Nous tenons à remercier Nicolas GARNIER pour sa collaboration et les membres du Comité de Pilotage de l étude : Daniel BOULNOIS, Michel COLIN, Xavier FOATA, Claude FORAY et Adeline MORLIERE MEEDDM Alain DERRIEN Ministère chargé de l industrie Claire DE LANGERON FEDEM Claude PLATIER - FEDEREC Stephan CSOMA - Eurometaux Alain GELDRON et Claire BOUJARD - ADEME Nous remercions également l ensemble des experts qui ont contribué à cette étude. L ADEME en bref L'Agence de l'environnement et de la Maîtrise de l'energie (ADEME) est un établissement public sous la tutelle conjointe du ministère de l'ecologie, de l'energie, du Développement durable et de la Mer et du ministère de l Enseignement Supérieur et de la Recherche. Elle participe à la mise en oeuvre des politiques publiques dans les domaines de l'environnement, de l'énergie et du développement durable. Afin de leur permettre de progresser dans leur démarche environnementale, l'agence met à disposition des entreprises, des collectivités locales, des pouvoirs publics et du grand public, ses capacités d'expertise et de conseil. Elle aide en outre au financement de projets, de la recherche à la mise en œuvre et ce, dans les domaines suivants : la gestion des déchets, la préservation des sols, l'efficacité énergétique et les énergies renouvelables, la qualité de l'air et la lutte contre le bruit. Copyright : Toute représentation ou reproduction intégrale ou partielle faite sans le consentement de l auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite selon le Code de la propriété intellectuelle (art. L 122-4) et constitue une contrefaçon réprimée par le Code pénal. Seules sont autorisées (art ) les copies ou reproductions strictement réservées à l usage privé de copiste et non destinées à une utilisation collective, ainsi que les analyses et courtes citations justifiées par la caractère critique, pédagogique ou d information de l œuvre à laquelle elles sont incorporées, sous réserve, toutefois, du respect des dispositions des articles L à L du même Code, relatives à la reproduction par reprographie. ADEME 2

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4 SOMMAIRE SOMMAIRE... 4 FICHES APPLICATIONS... 5 Les accumulateurs Li-ion... 7 Les aimants [Nd-Fe-B] Les cartes électroniques Les condensateurs au tantale Les écrans LCD Les lampes fluo-compactes Les LED (ou DEL) Les panneaux photovoltaïques Les pots catalytiques Les poudres de polissage ACTEURS DU RECYCLAGE SYNTHESE TRANSVERSALE ANNEXES ADEME 4

5 FICHES APPLICATIONS Sont présentées dans cette partie les dix situations particulières étudiées : Les accumulateurs Li-ion ; Les aimants [Nd-Fe-B] ; Les cartes électroniques ; Les condensateurs au tantale ; Les écrans LCD ; Les lampes fluo-compactes ; Les LED (ou DEL) ; Les panneaux photovoltaïques ; Les pots catalytiques ; Les poudres de polissage. Chaque application est décrite à l aide d une «fiche application», dont la structure type contient : Un tableau de synthèse en tête de fiche reprenant succinctement : - Les principales utilisations de l application ; - Les gisements de métaux collectables calculés en phase 1 ; - Les autres métaux présents dont le gisement n a pas pu être calculé ; - Un état des lieux de la collecte et du traitement du produit en France ; - Un état des lieux du recyclage des métaux rares de cette application en France ; - Les autres pratiques identifiées dans le monde ; - Un état des lieux de la recherche ; - Les freins au recyclage identifiés : - Les pistes d actions proposées pour lever ces freins. Les chapitres suivants : - Utilisations ; - Filière de collecte et de traitement en France ; - Panorama des autres pratiques et de la recherche ; - Freins au recyclage et pistes d action. Ces chapitres sont rédigés sur la base des informations obtenues par l étude bibliographique et les entretiens réalisés avec les différents experts (producteurs, utilisateurs, collecteurs, recycleurs). ADEME 5

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7 Principales utilisations Gisements de métaux collectables en France en 2008 Autres métaux présents - Etat des lieux de la collecte et du traitement du produit en France 1 Etat des lieux du recyclage des métaux rares en France Autres pratiques dans le monde Etat des lieux de la recherche Freins Pistes d action Les accumulateurs Li-ion - Batteries des appareils portables haute technologie (téléphones, ordinateurs, lecteurs MP3, GPS, ) - Batteries de véhicules hybrides et électriques (en développement) - Gros appareils industriels (onduleurs, ) - Modèles réduits Cobalt (Co) : 180 t Lithium (Li) : 18 t Existence d une filière de collecte : OUI, taux de collecte 3,7 % en 2008, soit 11,4 t de Co et 1,2 t de Li Existence d une filière de traitement : OUI Euro Dieuze Industrie : Couple Co/Cu recyclé pour la fabrication d aimants, Li dans les scories. Un procédé de séparation hydrométallurgique du cobalt et du cuivre est opérationnel. Il sera mis en fonctionnement dès lors que le seuil critique en tonnage réceptionné sera atteint. Des études sont en cours pour développer un procédé de valorisation du lithium contenu dans les scories. Recupyl (pilote préindustriel) : Co et Li recyclés (efficacité environ 99 %) SNAM : Co revendu dans la cobaltite à d autres industries, poussières contenant la majorité du Li recyclées en Belgique par la Floridienne Chimie Usine Toxco (Canada) : Co et Li recyclés Procédé Recupyl (Singapour) : Co et Li recyclés (efficacité environ 99 %) Procédé Umicore (Suède/Belgique) : Co recyclé (> 99 %), Li valorisé par d autres industries via les scories Filière aux Etats-Unis : programme volontaire de reprise et de recyclage des accumulateurs financé par les producteurs Euro Dieuze Industrie : recyclage des accumulateurs des véhicules hybrides et électriques (adaptable aux accumulateurs industriels) recyclage Co et Li. Umicore : construction d une usine pilote utilisant un procédé amélioré dimensionnée pour le traitement de tous les types d accumulateurs, et développement d une technique de démontage des gros accumulateurs Co recyclé et Li valorisé dans les scories. - Frein organisationnel : faible taux de collecte et phénomène grenier - Frein technique : difficulté de séparation des accumulateurs lors du prétraitement - Frein économique : rentabilité du traitement pour la récupération du lithium - Leviers organisationnels : élargissement de la reprise des petits DEEE, séparation des accumulateurs par l utilisateur, mise en place d outils favorisant l éco-conception des équipements électroniques. - Levier réglementaire : application et extension des objectifs de collecte fixés par la directive 2006/66/CE - Levier économique : aide au développement des procédés valorisant le lithium 1 Le taux de collecte indiqué dans cette fiche correspond au taux calculé avec la méthode de calcul définie dans la directive européenne correspondante, qui figure dans le rapport annuel de la filière. Il est ainsi calculé en faisant le rapport de la quantité collectée par la moyenne des quantités mises sur le marché de l année courante et des deux années précédentes (en l occurrence, 2008, 2007 et 2006). Pour harmoniser la méthode de calcul avec celle des autres fiches métaux, dans les fiches métaux Cobalt et Lithium, le taux de collecte indiqué est de 6 % et a été calculé avec le rapport de la quantité collectée par le gisement collectable estimé à partir des quantités mises sur le marché en 2005 et en 2006 (car la durée de vie estimée des accumulateurs est de 2 à 3 ans). ADEME Les accumulateurs Li-ion 7

8 1. UTILISATIONS Les accumulateurs Li-ion sont aujourd hui utilisés très majoritairement dans les équipements électriques et électroniques, et contiennent du cobalt et du lithium. Avec le développement d autres technologies Li-ion pour des applications différentes (industrielles, véhicules hybrides) contenant peu ou pas de cobalt, la proportion de ce dernier métal devrait diminuer à l avenir. Description On appelle accumulateur électrochimique (ou batterie) un générateur électrique basé sur un système électrochimique réversible. Selon les réactions chimiques mises en jeu, on distingue les accumulateurs au plomb, nickel-cadmium (Ni-Cd), nickel-métal hydrure (NiMH), lithium-ion (Li-ion), etc. Un accumulateur Li-ion contient en général deux métaux rares : le cobalt et le lithium. Le lithium est toujours présent, quoiqu en faible quantité (quelques pourcents). Le cobalt est présent la plupart du temps en quantité importante (15 à 30 %) mais cela dépend de la nature de l accumulateur. Figure 1 : Accumulateurs Li-ion utilisables entre autres pour des applications militaires, en robotique ou pour des onduleurs 2 Un accumulateur est schématiquement constitué de trois éléments : deux électrodes (une positive et une négative) baignant dans un électrolyte (solution ionique permettant le passage d un courant électrique), comme représenté sur la Figure 2. Dans un accumulateur Li-ion, l électrode négative est en général en graphite. L électrolyte est un sel de lithium dans un solvant organique. Et l électrode positive peut-être de différents types. Il s agit le plus souvent d un oxyde de cobalt (LiCoO 2 ) mais le manganèse (LiMn 2 O 4 ), le nickel (LiNiO 2 ), des oxydes mixtes lithiés LiNiMnCoO 2 ou du LiFePO 4 sont parfois aussi utilisés. D autres technologies plus marginales existent aussi ou sont en développement. Seuls les accumulateurs dont l électrode positive est en oxyde de cobalt, ou à base d oxydes de Co Ni Mn, contiennent du cobalt. Les batteries des véhicules hydrides à base de Lithium tendent à être à base d oxyde de manganèse 3 ou d'oxyde lithié de nickel ou de cobalt dopé. Ainsi, JC-S, une joint-venture de Johnson Controls (Etats-Unis) avec Saft Batteries (France) met sur le marché des accumulateurs pour véhicules hybrides à base d oxyde de nickel dopé. 2 Crédit photo : Saft 3 Screlec ADEME Les accumulateurs Li-ion 8

9 Figure 2 : Schéma d un accumulateur lithium-ion 4 Par ailleurs, les accumulateurs lithium polymère qui arrivent actuellement sur le marché sont des accumulateurs lithium-ion dont l électrolyte est un polymère (solide). L électrode positive est la plupart du temps en cobalt ou en manganèse. Applications Les accumulateurs Li-ion, préférés aux autres accumulateurs (Ni-Cd et NiMH de technologie plus ancienne) grâce à une faible autodécharge (perte d énergie hors fonctionnement), une plus grande densité d énergie (à poids identique, la quantité d énergie stockée dans un accumulateur Li-ion est supérieure à celle stockée dans un accumulateur NiMH), et l absence d effet mémoire (la capacité de charge de la batterie ne diminue pas si on la recharge de manière incomplète, au contraire des accumulateurs Ni-Cd), sont maintenant utilisés pour des applications diverses : Pour les batteries de certains appareils portables haute technologie : téléphones, ordinateurs, lecteurs MP3, GPS, Dans certains gros appareils industriels : onduleurs, systèmes haute-puissance, pour des applications militaires et spatiales, ainsi que pour le stockage des énergies renouvelables. Pour les batteries des véhicules hybrides et électriques (en concurrence avec d autres technologies) La plupart de ces batteries sont à l heure actuelle fabriquées en Asie (Figure 3). 4 Equations aux electrodes d après Panasonic, Overview of Lithium-ion Batteries ADEME Les accumulateurs Li-ion 9

10 Top 7 des fabricants de batteries Li-ion en 2008 Sanyo (Japon) 22 % Samsung SDI (Corée) Sony (Japon) 15 % 15 % BYD (Chine) BAK (Chine) LG Chem (Corée) Panasonic (Japon) 10 % 9 % 9 % 9 % Quantités (millions d'accumulateurs) et parts de marché Figure 3 : Principaux fabricants d accumulateurs Li-ion en FILIERE DE COLLECTE ET DE TRAITEMENT EN FRANCE Le schéma ci-dessous synthétise la filière de collecte et de traitement des accumulateurs Liion en France. La collecte peut être directe (les accumulateurs sont séparés des appareils les contenant par les utilisateurs, et collectés avec les autres piles et accumulateurs en vert sur le schéma), auquel cas les flux sont gérés par les éco-organismes piles et accumulateurs ou via des dispositifs individuels (voir paragraphe 2.1 sur la collecte). Dans le cas contraire, les accumulateurs sont collectés dans les appareils qui les contenaient dans le cadre de la filière DEEE, jusqu à ce qu ils soient séparés : les appareils sont envoyés en centre de tri pour DEEE (en bleu dans le schéma) puis ils rejoignent alors la filière Piles et Accumulateurs et sont envoyés vers les opérateurs de traitement (les centres de tri étant le plus souvent intégrés aux centres de traitement). Certains accumulateurs sont traités à l étranger, ou proviennent de l étranger, pour traitement. Ne figurent pas ici les accumulateurs des voitures hybrides et électriques, qui seront collectés via la filière VHU, car les flux sont inexistants pour le moment. Pour les accumulateurs utilisés dans les appareils industriels, les flux sont encore négligeables, et font souvent l objet d une reprise directe par le producteur de l accumulateur. 5 D après Usine Nouvelle (01/10/09), La bataille mondiale des automobiles ADEME Les accumulateurs Li-ion 10

11 DEEE Ménagers collectés DEEE Professionnels collectés Collecte directe des accumulateurs Centres de traitement des DEEE Séparation manuelle des accumulateurs Opérateurs de collecte Regroupement des accumulateurs 38 t Etranger, pour traitement Etranger, à traiter 38 t Centres de tri Centres de traitement des accumulateurs (55 t traitées en 2008) Tri des accumulateurs par type Extraction des métaux rares Figure 4 : Organigramme de la filière PRINCIPAUX ACTEURS INTERVENANT DANS LA FILIERE Collecte des piles et accumulateurs Deux éco-organismes sont agréés pour la collecte et le traitement des piles et accumulateurs portables en France métropolitaine : Corepile Screlec Comme dans le cadre de la filière DEEE, ces éco-organismes sélectionnent des prestataires pour la collecte, le regroupement, le tri et le traitement des piles et accumulateurs. A l heure actuelle, la collecte et le regroupement sont pris en charge par les opérateurs suivants (en France métropolitaine), selon la zone géographique (voir Figure 5 pour l exemple de la repartition géographique des prestataires sélectionnés par Corepile) : Acoor environnement (Corepile, Screlec) Chimirec (Corepile) Eco PHU (Corepile) Remondis (Screlec) 6 Chiffres d après ADEME, rapport annuel Piles et Accumulateurs année 2008 ADEME Les accumulateurs Li-ion 11

12 Lumiver (Corepile) Praxy (Corepile, Screlec) Schroll (Screlec) Sodicome (Screlec) Triade Electronique (Screlec) Figure 5 : Répartition géographique des opérateurs de collecte et des centres de regroupement pour Corepile 7 Il existe aussi des dispositifs dits «individuels» : le responsable de la mise sur le marché est conventionné pour effectuer lui-même la collecte et le traitement des piles et accumulateurs usagés. C est le cas de Darty et Nature et Découvertes, par exemple. Tri des piles et accumulateurs Le tri peut-être réalisé de manière automatique 8 ou manuellement. A l issue de cette étape, les accumulateurs Lithium (quelle que soit leur composition) sont regroupés. Les opérateurs de tri sélectionnés par les éco-organismes sont les suivants : Acoor environnement (Cestas, Gironde) Citron (Le Havre, Seine-Maritime) Duclos environnement (Septèmes les Vallons, Bouches-du-Rhône) Euro Bat Tri (Saint Quentin Fallavier, Isère) Euro Dieuze Industrie (Dieuze, Moselle) 7 Source : 8 La société Euro Bat Tri a ainsi développé une machine permettant le tri entièrement automatique, après une étape nécessairement manuelle permettant de séparer ce qui n est pas piles et accumulateurs. Diverses étapes permettent de séparer les piles et accumulateurs selon leur taille et leurs propriétés magnétiques. Au final, des systèmes de détection permettent de séparer les piles et accumulateurs selon leur type. D après Recyclage Récupération (18/05/2009), Dossier piles, accus et batteries. ADEME Les accumulateurs Li-ion 12

13 Mercure Boys Manufacture (Voivres les Le Mans, Sarthe) Valdi (Le Palais-sur-Vienne, Haute-Vienne) Collecte des DEEE Trois éco-organismes sont agréés sur la période pour la collecte et le traitement des DEEE ménagers de toutes les catégories de produits à l exception de la catégorie 5 (Lampes) : Ecologic Eco-systèmes ERP Les éco-organismes font appel à des collecteurs spécialisés, dont par exemple : Veolia propreté Sita ENVIE 2E Pré-traitement (séparation des accumulateurs) Plusieurs entreprises réalisent cette opération en France, dont : Triade Electronique (filiale Veolia Propreté) Cornec AC2E Traitement En France, d après le rapport annuel de la filière Piles et Accumulateurs 2008, quatre unités effectuent le traitement des accumulateurs hors plomb : Raison sociale Type de traitement 9 Localisation Euro Dieuze Industrie hydrométallurgique Dieuze (Moselle) Recupyl SAS hydrométallurgique Domène (Isère) SNAM Saint Quentin thermique 10 Saint-Quentin-Fallavier (Isère) SNAM Viviez thermique Viviez (Aveyron) Tableau 1 : Unités de traitement des accumulateurs hors Plomb en France L usine Recupyl de Domène, qui est un pilote préindustriel, n a pas vocation à traiter de gros volumes. Sa capacité de traitement est de quelques dizaines de tonnes annuellement. La capacité de l usine Euro Dieuze Industrie est également de quelques dizaines de tonnes, alors que la SNAM, sur ses deux sites, a une capacité totale de 300 t d accumulateurs Li-ion par an. A l étranger, les deux leaders du recyclage des batteries sont Xstrata (Canada), qui utilise un procédé pyrométallurgique, et Umicore (Belgique), qui utilise un procédé mixte pyrométallurgique et hydrométallurgique. Leur capacité de traitement se chiffre en milliers de tonnes. 9 ; 10 Le traitement thermique par pyrolyse consiste simplement à brûler des objets à traiter pour détruire les composants organiques et récupérer les éléments métalliques. En revanche, la pyrométallurgie est une technique extractive qui permet de récupérer sélectivement certains métaux grâce à des réactions d oxydoréductions provoquées par le chauffage des objets à traiter. ADEME Les accumulateurs Li-ion 13

14 2.2 COLLECTE Les piles et accumulateurs (quelle que soit leur composition) font l objet d une collecte séparée. Le cadre réglementaire actuel est la directive 2006/66/CE du 6 septembre 2006, transposée fin 2009 en droit français (décret n du 22 septembre 2009). Figure 6 : Ce symbole indique que les piles et accumulateurs font l objet d une collecte séparée Cette directive impose un taux de collecte 11 de 25 % en 2012 et de 45 % en En 2008, 76 t d accumulateurs Li-ion ont été collectés 12, d où un taux de collecte, au sens de la directive européenne, de 3,7 %. Actuellement, en ce qui concerne les accumulateurs portables (les petits accumulateurs qui se trouvent dans les appareils électroniques), la collecte peut s effectuer de trois manières : Reprise par les distributeurs d Equipements Electriques et Electroniques (EEE) Les distributeurs sont tenus, pour tout achat d un EEE neuf, de reprendre un ancien équipement en fin d usage du client remplissant la même fonction que celui acheté (reprise «1 pour 1»). Dans le cadre de la Responsabilité Elargie du Producteur, les écoorganismes DEEE conventionnés, financés par les producteurs d EEE, sont alors en charge de sélectionner et rémunérer les prestataires de collecte, tri et traitement. Lors du prédémantèlement, les accumulateurs doivent être séparés par les prestataires et emmenés au centre de tri sous la supervision des éco-organismes DEEE. Reprise directe des piles et accumulateurs Les distributeurs de piles et accumulateurs sont tenus de reprendre les piles et accumulateurs en fin d usage sans obligation d achat (reprise «1 pour 0»). Il est parfaitement possible de séparer l accumulateur d un EEE en fin d usage pour le déposer directement dans un point de collecte. A ce propos, Batribox 13 a lancé sur son site internet un outil permettant d identifier dans quels appareils on trouve des piles et accumulateurs, afin d inciter les particuliers à les séparer de l appareil en fin d usage pour les déposer dans un point de collecte. Alors, l accumulateur suit la filière classique piles et accumulateurs et est géré par l un des deux éco-organismes piles et accumulateurs portables. Dépôt en déchèterie Enfin, il est possible de rapporter ses DEEE dans une déchèterie qui pratique le tri sélectif des piles et accumulateurs. Les appareils suivront alors la filière classique DEEE, et les accumulateurs seront séparés lors de la phase de prétraitement. En ce qui concerne les accumulateurs industriels 14, auparavant gérés par les utilisateurs eux-mêmes, la responsabilité du producteur se met actuellement en place à la suite de la directive 2006/66/CE 15 et de son décret de transposition n La directive définir le taux de collecte comme le rapport de la quantité collectée à l année N sur la moyenne des quantités mises sur le marché lors des deux années précédentes et de l année N. 12 ADEME, rapport annuel Piles et Accumulateurs année Une pile ou accumulateur industriel étant défini comme «toute pile ou accumulateur conçu à des fins exclusivement industrielles ou professionnelles ou utilisé dans tout type de véhicule électrique». 15 Article 8 : les producteurs doivent reprendre les accumulateurs «quelles que soient leur composition chimique et leur origine» ADEME Les accumulateurs Li-ion 14

15 2.3 TRAITEMENT GENERALITES Le décret n du 22 septembre 2009 indique que «le traitement des piles et accumulateurs portables, automobiles et industriels usagés est réalisé dans des installations exploitées conformément au titre Ier du livre V du code de l'environnement tenant compte des meilleures techniques disponibles et répondant aux exigences techniques fixées par arrêté du ministre chargé de l'environnement. Cet arrêté fixe également les rendements minimaux des procédés de recyclage des piles et accumulateurs usagés ainsi que, en tant que de besoin, les modalités de calcul de ces rendements.». D après la directive européenne, un recyclage d au moins 50 % de la masse totale doit être atteint fin 2010 pour les accumulateurs Li-ion. Les accumulateurs Li-ion portables collectés sont envoyés chez des prestataires pour être valorisés. Pour l instant, ce sont essentiellement des accumulateurs pour téléphones et ordinateurs portables, dont la durée de vie est d environ 2-3 ans, que l on retrouve dans les flux collectés 16,17. Pour certains appareils électroniques, comme les lecteurs mp3, le traitement par broyage peut se faire avec la batterie, qui n est la plupart du temps pas amovible. Dans ce cas, l accumulateur Li-ion est traité en suivant le cycle des DEEE 17,18. Le cobalt et le lithium ne sont alors pas récupérés. Mais l accumulateur peut aussi être séparé manuellement après désassemblage mécanique ou manuel de l objet. D après le rapport annuel de la filière Piles et Accumulateurs, 55 t d accumulateurs Li-ion ont été traitées en France en , dont 39 t valorisées, soit un taux de valorisation de 51 %. Toutefois, puisque la définition précise du terme «recyclage» tel qu entendu par la directive n était pas encore connue à la date de publication de ce chiffre, il est difficile de le mettre en perspective avec l objectif de 50 % de recyclage. Signalons enfin l existence non négligeable de flux de et vers l étranger. En 2008, ces deux flux se compensaient et représentaient 38 t 12, soit 70 % de la quantité traitée en France. Euro Dieuze Industrie évalue à un tiers la proportion d accumulateurs traités dans leur usine et venant de l étranger (chiffres 2009). La majorité des accumulateurs traités par la SNAM provient d autres pays européens. Par ailleurs, des accumulateurs provenant de France sont traités chez Umicore, et en 2009, Screlec a étudié la possibilité d envoyer des accumulateurs chez Xstrata au Canada. Entre 2003 et 2007, lorsque le procédé de traitement n était pas encore au point, la SNAM indique avoir fait traité des accumulateurs Li-ion par Xstrata PROCEDES DE RECYCLAGE ET DEVENIR DES METAUX RARES Il existe trois voies de traitement pour les accumulateurs Li-ion : pyrométallurgique, hydrométallurgique, et thermique. La première n est pas mise en oeuvre en France. Procédé Euro Dieuze Euro Dieuze Industrie effectue le tri puis le broyage des accumulateurs et sépare les plastiques et la fraction métallique, qui subit un traitement hydrométallurgique. La matière ainsi extraite, contenant la quasi-totalité du cobalt et du cuivre, est envoyée vers l industrie magnétique pour la production d aimants. Un procédé d extraction et de séparation Co/Cu a été développé, il sera mis en fonctionnement lorsque les volumes seront assez conséquents. Le lithium se retrouve actuellement dans les scories qui ne sont pas valorisées, mais des études sont en cours pour développer un procédé permettant de le récupérer. 16 Saft Batteries 17 Corepile 18 Umicore 19 Dans le rapport annuel 2008 de la filière Piles et Accumulateurs, la différence entre la quantité collectée (76 t) et la quantité traitée (55 t) est attribuée à un phénomène de stockage. ADEME Les accumulateurs Li-ion 15

16 Cobalt : valorisé via l industrie des aimants sous forme Co/Cu Lithium : dans les scories Procédé Recupyl Recupyl, pionnier dans le domaine du recyclage des accumulateurs Li-ion, a développé un procédé de traitement des accumulateurs Li-ion qui permet de récupérer à la fois le cobalt et le lithium. Ce procédé a été développé à Domène (Isère), où a été construit le pilote préindustriel. Aujourd hui, cette installation permet de traiter quelques dizaines de tonnes d accumulateurs Li-ion par an mais n a pas vocation à traiter de gros volumes. Le premier site industriel de traitement, d une capacité de 320 t par an, a ensuite été ouvert à Singapour en avril Aujourd hui, d autres usines similaires ont été construites ou sont en construction en Espagne, en Angleterre, en Pologne, en Italie et aux Etats-Unis. Le procédé utilisé, breveté dès 2005, a une efficacité de l ordre de 99 % pour la récupération des métaux rares. Après traitement mécanique (broyage) et une étape de séparation, le broyat subit un traitement chimique en deux étapes : dissolution puis concentration (voie hydrométallurgique). Le cobalt et le lithium sont récupérés sous forme de sels de cobalt et de lithium, qui sont ensuite vendus en tant que matières premières. Ils peuvent servir à la fabrication de nouveaux accumulateurs mais sont en général utilisés par d autres industries. Ce procédé s'adapte parfaitement à l'évolution des systèmes au lithium (cobalt, LiFePO 4, électrolytes tout polymère...). Figure 7 : Schéma de principe du procédé utilisé par Recupyl 20 Pour l avenir, Recupyl prévoit d investir dans une unité de traitement en France. Cette unité permettrait, après un prétraitement des accumulateurs effectué éventuellement à l étranger, de recycler les métaux rares. Une telle organisation permettrait alors de capter en France un gisement de métaux stratégiques tout en minimisant l impact environnemental en prétraitant près du lieu de collecte le gros du volume des accumulateurs. Cobalt : récupéré sous forme d un sel de cobalt Lithium : récupéré sous forme d un sel de lithium 20 Source : ADEME Les accumulateurs Li-ion 16

17 Procédé SNAM La SNAM utilise un traitement thermique 10, et peut actuellement traiter jusqu à 300 t même si les volumes effectivement traités sont bien plus faibles. Par pyrolyse avec inertage, les accumulateurs sont chauffés sous atmosphère confinée sans dioxygène (il n y a donc pas de combustion). Les matières organiques sont ainsi décomposées et l électrolyte évaporé. Lors de cette étape, des gaz s échappent contenant notamment des composés organiques volatiles qui sont filtrés. Pour le lithium, qui est très lié à l électrolyte, la majorité se retrouve dans ces gaz, puis, après filtration, dans les poussières de filtration. Le lithium contenu dans ces poussières peut ensuite être récupéré par voie chimique pour obtenir du carbonate de lithium, utilisable par exemple pour la fabrication de nouveaux accumulateurs. Lorsque les volumes sont très faibles, l opération peut avoir lieu directement sur le site de la SNAM. En règle générale, les poussières sont stockées jusqu à ce que les volumes soient suffisants. Ces poussières sont alors périodiquement envoyées chez Floridienne Chimie en Belgique, qui fait partie du même groupe que la SNAM (Floridienne Group), et qui possède les installations nécessaires pour effectuer l extraction du lithium. A l heure actuelle, les volumes critiques pour traiter le lithium en continu sur place ne sont pas atteints et les industries utilisatrices de lithium peuvent encore s approvisionner à bon marché. Ceci devrait évoluer avec le développement des véhicules hybrides et électriques. Les inquiétudes actuelles sur le marché du lithium font que certains acteurs étudient déjà la possibilité d utiliser en masse du lithium issu du recyclage. Après pyrolyse, on récupère de la ferraille, du carbone quasi-pur, et de la cobaltite. C est cette cobaltite qui contient le cobalt, et qui est actuellement vendue. Elle contient aussi du carbone, à des teneurs variables. Les cobaltites riches en carbone intéressent les métallurgistes (car le carbone peut servir de réducteur dans leur procédé) tandis que l industrie chimique s intéresse à la cobaltite pauvre en cobalt. Aujourd hui, des affineurs tels Xstrata, dans une usine en Norvège, achètent la cobaltite pour en extraire le cobalt et le revendre. Pour ces acteurs, il est plus simple d acheter directement la cobaltite plutôt que de traiter l intégralité des accumulateurs, qui, avant pyrolyse et inertage, sont fortement inflammables. Par ailleurs, des tests ont été effectués en partenariat avec des constructeurs automobile, et le procédé peut être utilisé pour le traitement d accumulateurs issus de véhicules hybrides et électriques. Signalons enfin que la SNAM a récemment mené un important travail de développement sur ses procédés dans le but notamment d améliorer leur efficacité environnementale. Un dossier d exploitation est actuellement en cours de montage pour réaliser un investissement sur 3 ans visant à implémenter ces procédés aux performances accrues et à augmenter les capacités de traitement. La capacité de traitement devrait ainsi passer dans un premier temps de t/an (dont 300 t autorisées pour le traitement des accumulateurs Li-ion) à t/an. Parmi ces t, la SNAM ne sera en principe plus limitée par type de chimie et devrait donc pouvoir traiter bien plus que 300 t d accumulateurs Li-ion par an si nécessaire. L enquête publique est actuellement en cours. Cobalt : revendu sous forme de cobaltite à diverses industries Lithium : une partie contenue dans les poussières de filtration traitée en Belgique pour obtenir du carbonate de lithium ADEME Les accumulateurs Li-ion 17

18 Aujourd hui, bien que la collecte et le traitement des accumulateurs Li-ion puisse se faire via les deux filières DEEE et Piles et accumulateurs en place, le recyclage souffre d un taux de collecte extrêmement bas. Cela résulte de l utilisation particulière de ces accumulateurs dans les équipements électriques et électroniques portables qu il est difficile de collecter, et desquels la séparation des accumulateurs n est pas systématique. Une fois collectés, les structures de traitement existent en France mais sont limitées, et les procédés existants ne permettent pas toujours la valorisation complète des métaux rares. 3. PANORAMA DES AUTRES PRATIQUES ET DE LA RECHERCHE 3.1 FILIERES EN EUROPE ET DANS LE MONDE AUTRES PRATIQUES DE COLLECTE Filière aux Etats-Unis Une loi fédérale 21 indique que les batteries au plomb et les accumulateurs Ni-Cd ne doivent pas être «jetés». La majorité des Etats s en tiennent à cette réglementation, éventuellement en y apportant quelques précisions. Seuls l Etat de Californie et la ville de New York imposent, à l identique de ce qui se fait en Europe, une reprise gratuite de tous les types de batteries par les distributeurs pour réutilisation, recyclage, ou traitement approprié. Par ailleurs, un programme volontaire de collecte et de traitement des accumulateurs totalement gratuit pour les utilisateurs, Call2Recycle 22, existe pour les Etats-Unis et le Canada depuis 1994, et compte à ce jour points de collecte. Il est financé par la plupart des producteurs d accumulateurs (les adhérents représentent 90 % des mises sur le marché). Les accumulateurs Li-ion collectés sont envoyés chez Xstrata pour le traitement AUTRES PRATIQUES DE TRAITEMENT L usine Toxco La deuxième société à avoir mis en place un procédé permettant de récupérer le lithium (sous forme de carbonate de lithium) après Recupyl est Toxco à Trail (Canada). Cette usine a récemment connu des problèmes, suite à une explosion survenue dans le lieu de stockage des batteries et à l incendie qui s en est suivi. Procédé Umicore Umicore utilise un procédé mixte pyrométallurgique / hydrométallurgique (Val Eas ). La capacité annuelle de traitement est de t. Ce procédé s applique aux accumulateurs Liion et NiMH des produits électroniques, mais peut aussi s appliquer au traitement des batteries des véhicules hybrides et électriques (voir paragraphe 3.2) 23. Lors de l étape pyrométallurgique (smelting sur la Figure 8), à l usine de Hofors en Suède, les batteries sont fondues, et on en récupère un alliage contenant du cobalt, du nickel, du cuivre, 21 Mercury-Containing and Rechargeable Battery Management Act (1996) C. Hagelüken et C. Meskers, Technology challenges to recover precious and special metals from complex products ADEME Les accumulateurs Li-ion 18

19 du manganèse et du fer. Le lithium se retrouve dans les scories et pourrait techniquement en être extrait. Pour des raisons économiques, ce n est pas le cas actuellement. Ces scories, qui contiennent aussi de l aluminium, sont valorisées par exemple via l industrie du béton. L étape hydrométallurgique (Co/Ni purification) se déroule à Olen en Belgique et a pour but d obtenir des oxydes de cobalt et des sels de nickel de haute pureté, en vue d une réutilisation pour de nouvelles électrodes de batteries. Cette dernière étape est effectuée par Umicore Korea en Corée du Sud. Figure 8 : Schéma du procédé d Umicore Umicore annonce que dans son procédé, 70 % de la masse totale des accumulateurs Li-ion est valorisée. Cette efficacité prend en compte la valorisation des scories par d autres industries (fabrication de ciments ou de céramiques par exemple), qui est du recyclage pour le lithium dans la mesure où cette utilisation évite la consommation de lithium primaire (le lithium est un additif utilisé par exemple pour accélérer la solidification du ciment). La récupération du cobalt et du nickel est de l ordre de 99 % 24. D après Umicore, il est nécessaire de traiter des volumes conséquents pour pouvoir revendre les scories à d autres industriels. L installation doit donc avoir atteint une taille critique pour valoriser ces scories. Cobalt : récupéré en quasi-totalité sous forme d oxyde de cobalt pour la production de batteries Lithium : dans les scories, valorisé dans l industrie du ciment ou de céramiques Les usines utilisant le procédé Recupyl Utilisant le procédé de valorisation du lithium et du cobalt développé à Domène (voir paragraphe 2.3.2), le premier site industriel de traitement, d une capacité de 320 t par an, a 24 Umicore ADEME Les accumulateurs Li-ion 19

20 ouvert à Singapour en avril Aujourd hui, d autres usines similaires ont été construites ou sont en construction en Espagne, en Angleterre, en Pologne, en Italie et aux Etats-Unis. Le développement de Recupyl dans le domaine du recyclage des accumulateurs Li-ion s est fait jusqu à maintenant à l étranger du fait des opportunités qui se sont présentées. A présent, Recupyl étudie la possibilité de développer ses activités dans ce domaine en France (voir paragraphe 2.3.2). 3.2 RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT Etat de la recherche Mis à part chez Recupyl et Toxco, c est actuellement uniquement le cobalt qui est valorisé dans les accumulateurs Li-ion alors que le lithium se retrouve dans les scories. Il n est pas encore viable économiquement de récupérer le lithium du fait de son prix relativement bas et de sa faible concentration dans les accumulateurs 25. Le procédé innovant de Recupyl permettrait néanmoins de réaliser le recyclage du lithium de manière économique. Une étude de faisabilité de l extraction du lithium des scories est actuellement à l étude par Umicore. D après Umicore, le prix du lithium dans les vingt années à venir devrait rester trop bas et les quantités dans le circuit de recyclage trop faibles pour envisager le développement de ce procédé à l échelle industrielle. Il existe aussi des projets de R&D au Japon 26, aux Etats- Unis et en Europe, sans plus de détails disponibles. Euro Dieuze Industrie étudie actuellement les possibilités de récupération du Lithium, mais aucune date n est avancée. A l heure actuelle, d après Euro Dieuze, c est techniquement réalisable, mais pas à un coût abordable. Recyclage des batteries de véhicules hybrides et électriques Porteur du projet : Euro Dieuze Industrie Lieu : Dieuze (Moselle) Stade du projet : Recherche Etat : Lancement Des groupes de travail ont été constitués et Euro Dieuze Industrie est en contact avec les fabricants de véhicules hybrides et électriques. Concernant ces batteries, leur teneur en cobalt est plus faible que pour les accumulateurs Li-ion portables. L objectif de leur recyclage est d en récupérer, entre autres, le cobalt et le lithium. Le cahier des charges prévoit que ce procédé soit utilisable pour les accumulateurs Li-ion industriels également, quelle que soit leur composition. Après concentration, Euro Dieuze Industrie envisage d envoyer le lithium à des entreprises partenaires pour purification et réintroduction dans la filière de fabrication des accumulateurs. Ce procédé devrait s adapter à tous les accumulateurs de forte puissance. 25 UNEP (2009), Critical Metals for Future Sustainable Technologies and their Recycling Potential 26 ADEME (2009), Note de veille : recyclage des métaux rares au Japon ADEME Les accumulateurs Li-ion 20

21 Recyclage des batteries Li-ion pour toutes les applications Porteur du projet : Umicore Lieu : Hoboken (Belgique) Stade du projet : Construction de l usine pilote Etat : Ouverture en 2011 Umicore construit actuellement à Hoboken (Belgique) une usine pilote dédiée à l étape pyrométallurgique du traitement des accumulateurs Li-ion et NiMH, quelle que soit leur application. La capacité est de t/an, ce qui correspond environ à batteries de véhicules hybrides. Les étapes du traitement sont identiques à celles du procédé utilisé actuellement, mais des évolutions technologiques sur le four et le traitement des fumées ont été apportées. 80 % de la masse totale des accumulateurs sera ainsi valorisée. Cette usine est un pilote, le projet étant à terme de construire une usine d une capacité de t/an. Il est nécessaire, pour traiter les accumulateurs industriels, de préalablement désassembler les différents éléments. Umicore mène actuellement une étude en Allemagne pour établir un procédé sécurisé 27 de démontage, qui permettrait de mieux maitriser les flux entrants, et de séparer en amont certains éléments (carcasse métallique par exemple) pour les envoyer directement dans les filières adaptées. 4. FREINS AU RECYCLAGE ET PISTES D ACTION 4.1 FREINS AU RECYCLAGE EN FRANCE Le cadre réglementaire pour la collecte des accumulateurs Li-ion, dans les DEEE ou non, est bien posé. Quatre freins ont été identifiés, dont le principal est le faible taux de collecte : Frein organisationnel : faible taux de collecte et phénomène grenier Le phénomène de stockage domestique (grenier) est très prononcé pour les appareils électroniques, en particulier pour les téléphones portables. D après une étude menée par Screlec 28, chaque foyer stockerait chez lui entre 2 et 3 kg de piles et accumulateurs. Ajouté au fait qu encore trop d accumulateurs sont jetés aux ordures ménagères, cela aboutit à un taux de collecte très bas pour ce type d accumulateurs (3,7 % selon la méthode de calcul imposée par la directive européenne). Au niveau européen, Umicore estime le taux de collecte des batteries rechargeables à moins de 5 %, et avance le chiffre de 2 à 3 % pour ce qui concerne celui des téléphones portables. Frein technique : difficulté de séparation des accumulateurs lors du prétraitement La batterie de certains petits appareils électroniques est intégrée et donc non amovible. Dans ce cas, un prétraitement manuel pour séparer la batterie est impossible ou trop couteux, et celle-ci est alors parfois valorisée avec les DEEE et ne subit pas de traitement spécifique. Le cobalt et le lithium ne sont alors pas recyclés. 27 Les hauts voltages de ces accumulateurs représentent un danger pour les opérateurs, si aucune précaution n est prise ADEME Les accumulateurs Li-ion 21

22 Frein économique : rentabilité du traitement pour la récupération du lithium Il n est pas rentable à l heure actuelle de récupérer le lithium, du fait du cours relativement bas de ce métal, et des faibles quantités contenues dans les accumulateurs. Le procédé innovant de Recupyl permettrait néanmoins de réaliser le recyclage du lithium de manière économique. Signalons enfin que le développement en masse des batteries de véhicules hybrides et électriques pourrait changer les données. 4.2 PISTES D ACTION En réponse aux freins mentionnés ci-dessus, les leviers suivants ont été identifiés comme susceptibles d améliorer la valorisation des accumulateurs Li-ion. Levier organisationnel : élargissement de la reprise des petits DEEE - Objectif : Lever le frein «Faible taux de collecte et phénomène grenier» - Principe : Etendre la reprise sans obligation d achat des petits appareils électriques et électroniques usagés par les distributeurs, comme ce qu encourage le nouveau cahier des charges d agrément des éco-organismes pour la période En pratique, il s agirait pour les éco-organismes de poursuivre ou d engager la mise en place de réceptacles de collecte en «libre service» pour les consommateurs, qui pourront se défaire librement des petits équipements usagés qu ils rapportent, sans achat d un équipement neuf. - Avantages : Cette mesure permettrait aux personnes qui conservent des appareils de ce type, notamment des téléphones portables, de s en débarrasser facilement via une filière réglementée et bien identifiée. - Limites : A l identique des filières déjà existantes de ce type (piles et accumulateurs, ou les meubles de collectes des lampes installés par Récylum), il sera nécessaire de beaucoup communiquer pour atteindre des taux de collecte significatifs. Levier réglementaire : application et extension des objectifs de collecte fixés par la directive 2006/66/CE - Objectif : Lever le frein «Faible taux de collecte et phénomène grenier» - Principe : La directive impose un objectif de collecte de 25 % du gisement en 2012 et de 45 % en 2016, mais uniquement sur le tonnage global des piles et accumulateurs. Ainsi, il «suffit» de récupérer les plus massifs (accumulateurs au plomb notamment) pour atteindre ce niveau, au détriment des petits accumulateurs (souvent des Li-ion). En imposant un taux de collecte minimum pour chaque type d accumulateur, on s assure de collecter aussi des accumulateurs Li-ion. Dans le même ordre d idée, Umicore a proposé à la Commission européenne d imposer un objectif de collecte par type de DEEE, pour favoriser la collecte des petits appareils (ordinateurs, téléphones, ) au lieu de concentrer uniquement l effort sur les gros (réfrigérateurs, par exemple). Cela permettrait par voie de conséquence de collecter les accumulateurs contenus dans ces appareils Avantages : Un objectif par type d accumulateur obligerait à collecter tous les types d accumulateurs. A titre indicatif, on peut calculer les gisements suivants pour 2008 (réel, collectable, et qui auraient été obtenus avec des taux de collecte de 25 % et 45 %), en considérant qu un accumulateur contient en masse 15 % de cobalt et 1,5 % de lithium : 29 «Le titulaire encourage les distributeurs à reprendre sans obligation d achat les petits appareils électriques et électroniques usagés que leur apportent les utilisateurs.», Cahier des charges s imposant à tout organisme agréé pour la collecte et le traitement des DEEE 30 Umicore ADEME Les accumulateurs Li-ion 22

23 Métal Quantité collectée en 2008 (t) Quantité collectable (t) Collecte 25 % (t) (objectif 2012) Collecte 45 % (t) (objectif 2016) Cobalt t 140 t Lithium 1,1 30 7,5 t 14 t Tableau 2 : Estimation des quantités collectables et collectées de Lithium et de Cobalt en Limites : Une telle mesure, selon la date d entrée en vigueur, ne permettra peut-être pas d améliorer la collecte des accumulateurs des DEEE. En effet, lorsque les batteries des véhicules hybrides et électriques seront en fin d usage, il sera plus facile d atteindre ces objectifs car les accumulateurs seront plus accessibles. Levier organisationnel : mise en place d outils favorisant l éco-conception des équipements électroniques - Objectif : Lever le frein «Difficulté de séparation des accumulateurs lors du prétraitement» - Principe : Favoriser les échanges entre industriels et recycleurs pour que les appareils électriques et électroniques soient conçus de telle sorte que la batterie soit aisément amovible. Il s agit de respecter autant que possible les articles et de la directive 2006/66/CE. - Avantages : Ces échanges devraient permettre de récupérer manuellement les accumulateurs de tous les DEEE, y compris de ceux qui sont petits et dont la batterie est incorporée. Le nombre d accumulateurs concernés est potentiellement assez important Limites : Néanmoins, le tonnage global reste faible 33 puisque ce sont de petits accumulateurs, et avec l avènement des technologies hybrides et électriques, cette proportion devrait devenir négligeable. Par ailleurs, selon Screlec, la portée de ce frein doit être tempérée car la récupération des batteries de ce type d appareil est déjà une pratique courante lors du prédémantèlement. Après un désassemblage mécanique de l appareil, les accumulateurs peuvent être séparés manuellement. Enfin, il est à noter qu un tel levier ne peut avoir d influence qu à l échelle européenne au minimum : les fabricants, souvent localisés hors d Europe, n auront en effet pas intérêt à revoir la conception de leurs produits pour la France uniquement. Levier organisationnel : séparation des accumulateurs par l utilisateur - Objectif : Lever le frein «Difficulté de séparation des accumulateurs lors du prétraitement» - Principe : Demander à l utilisateur de séparer les accumulateurs des appareils qui les contiennent lors de la collecte. - Avantages : Pour les très petits appareils, le coût de séparation des accumulateurs est supérieur à la valeur de ces accumulateurs, et ceux-ci ne sont pas systématiquement démantelés 33. Une séparation par l utilisateur lui-même, à condition que les accumulateurs soient aisément amovibles, permettrait d éviter que 31 Article 11 : «Les Etats membres veillent à ce que les fabricants conçoivent les appareils de manière à ce que les piles et accumulateurs usagés puissent être aisément enlevés. Tous les appareils auxquels des piles ou accumulateurs sont incorporés sont accompagnés d instructions indiquant comment enlever ceux-ci sans risque et, le cas échéant, informant l utilisateur du contenu des piles ou accumulateurs incorporés.» 32 Article 12 : «Lorsque les piles et accumulateurs sont collectés conjointement avec des déchets d équipements électriques et électroniques sur la base de la directive 2002/96/CE, les piles et accumulateurs sont extraits des déchets d équipements électriques et électroniques collectés.» 33 Umicore ADEME Les accumulateurs Li-ion 23

24 ceux-ci soient traités avec l appareil qui le contient. Des initiatives de ce type sont déjà menées dans des boutiques de téléphonie mobile en Belgique, au Brésil et en Thaïlande pour que le consommateur acquière le bon réflexe. - Limites : Voir «Levier organisationnel : mise en place d outils favorisant l écoconception des équipements électroniques». Levier économique : aide au développement des procédés valorisant le lithium - Objectif : Lever le frein «Rentabilité du traitement pour la récupération du lithium» - Principe : Encourager les pratiques de valorisation du lithium, et la recherche pour développer de nouveaux procédés via l octroi de subventions ou la mise en place de déductions fiscales. - Avantages : Cette mesure pourrait permettre de mettre au point une filière de valorisation du lithium en faisant à la fois baisser le coup du traitement, et en assurant des volumes à traiter pour les opérateurs qui développent de tels procédés. Cela pourrait permettre à terme d éviter une éventuelle pénurie de lithium. Ainsi, un rapport du Meridian International Research souligne qu une forte croissance du marché des véhicules électriques est susceptible de générer des tensions : si les 60 millions de véhicules vendus chaque année étaient des véhicules hybrides avec une petite batterie Li-ion de 5kWh, le rapport estime que la consommation annuelle en carbonate de lithium serait six fois supérieure à la production annuelle actuelle. Et 93 ans de production de lithium au rythme actuel seraient nécessaires pour que le milliard de véhicules existant soit équipé de telles batteries, soit 12 à 20 % des réserves mondiales de lithium. Les chiffres sont encore plus élevés si on considère un véhicule tout électrique. D après Screlec, cette question du tout électrique est cruciale et encourager le développement des procédés visant à récupérer le lithium important. Ainsi, Screlec prévoit pour 2010 de faire traiter une partie de ses accumulateurs par le procédé Recupyl au lieu de les envoyer chez Xstrata. - Limites : Néanmoins, pour la majorité des producteurs d accumulateurs, l éventualité d une pénurie est assez lointaine. Aussi, cela ne fait pas partie des craintes de Saft Batteries. Dans ce contexte, il sera plus difficile de rendre viable économiquement la récupération du lithium. Les modalités de financement restent donc à déterminer. ADEME Les accumulateurs Li-ion 24

25 Les aimants [Nd-Fe-B] Principales utilisations Gisements de métaux collectables en France en 2008 Autres métaux présents Etat des lieux de la collecte et du traitement du produit en France Etat des lieux du recyclage des métaux rares en France Autres pratiques dans le monde Etat des lieux de la recherche Freins Pistes d action - Dans les équipements électriques et électroniques (disques durs, dispositifs audio, etc.) - Dans les véhicules (notamment dans les moteurs électriques) - Dans des dispositifs industriels (moteurs, éoliennes, ) - IRM Néodyme : > 140 t Praséodyme : < 160 t Dysprosium : 30 t Terbium : 1 t Gadolinium Existence d une filière de collecte : OUI (via VHU et DEEE), mais les aimants ne sont pas séparés Existence d une filière de traitement : NON Pas de recyclage des métaux rares contenus dans les aimants [Nd-Fe-B] Procédé Neomax (Japon) : recyclage des chutes de production Recherche universitaire (Grande-Bretagne) : recyclage des aimants frittés récupération des poudres magnétiques pour la fabrication de nouveaux aimants - Frein économique : coût de la séparation manuelle des aimants, traitement des métaux ferreux pour l extraction les Terres Rares. - Frein organisationnel : absence d industrie des aimants en Europe - Levier technique : éco-conception des produits - Levier économique : inciter la recherche pour développer des solutions de séparation des aimants - Levier organisationnel : collecte des aimants à usage industriel ADEME Les aimants [Nd-Fe-B] 25

26 1. UTILISATIONS Les aimants [Nd-Fe-B] (ou Neo) sont des aimants de formule Nd 2 Fe 14 B. Ils contiennent en masse environ 30% de néodyme (ou de néodyme et praséodyme). Selon les propriétés désirées, ils peuvent être dopés 34 en dysprosium et en terbium (substituable par du gadolinium) à hauteur de 1 à 5 % 35. Leur puissance et leur taille relativement modeste en font les aimants les plus utilisés à l heure actuelle. Leur mise sur le marché date du début des années 80. Figure 9 : Exemples d aimants Neo (20 mm x 10 mm) La production d aimants se concentre majoritairement en Asie (Hitachi Metals via la marque Neomax ou Shin Etsu par exemple) et dans une moindre mesure aux Etats-Unis (Santoku). Il n y a pas de producteur en Europe. Les moteurs, les compresseurs, les hauts parleurs, et divers types de capteurs et d actionneurs, dont le fonctionnement nécessite un champ magnétique, peuvent comporter des aimants Neo. On en retrouve donc dans un grand nombre d applications (liste non exhaustive) : EEE : - Téléphones portables (écouteur, microphone, capteurs, ) - Disques durs - Dispositifs audio (écouteurs, casques, enceintes, ) - Réfrigérateurs, climatiseurs (compresseurs) Véhicules (voir paragraphe suivant) Dispositifs industriels : - Moteurs de certains outils - Alternateurs d éoliennes IRM En ce qui concerne les utilisations industrielles, les aimants Neo ne sont pas beaucoup utilisés à l heure actuelle. Les aimants de type ferrique suffisent dans la plupart des cas et sont moins chers. Sinon, il faut souvent recourir aux aimants au samarium [Sm-Co], moins puissants que les aimants au néodyme, mais qui supportent des élévations de température plus conséquentes. Compte-tenu de la multiplicité des applications et des évolutions récentes, la répartition entre les différentes applications n est pas disponible. A titre d exemple, le paragraphe suivant illustre la répartition des aimants au néodyme dans un véhicule. 34 Le dopage est le fait d ajouter à un matériau une substance en petite quantité afin d en modifier les propriétés. 35 Rhodia ADEME Les aimants [Nd-Fe-B] 26

27 1.1 CAS DES AIMANTS NEO DANS LES VEHICULES On peut trouver jusqu à 1,5 kg d aimant [Nd-Fe-B] par véhicule 36. Pas moins de 13 éléments peuvent en contenir, parmi lesquels : Les moteurs des dispositifs électriques d aide au pilotage ; Le disque dur du système de navigation embarqué ; Les haut-parleurs ; Les détecteurs d enclenchement de ceinture ; Les compresseurs des dispositifs de climatisation ; Les moteurs des véhicules hybrides et électriques. Un moteur de véhicule électrique d une puissance de 45 kw contient environ 900 g d aimants au néodyme 37. Signalons que les automobiles sont particulièrement soumises à la corrosion. En conséquence, les aimants utilisés dans les voitures sont revêtues d une couche protectrice, dont la composition variable (nickel, cuivre, étain, zinc, époxy, ) peut être une difficulté supplémentaire au recyclage LES DIFFERENTS TYPES D AIMANTS NEO Les aimants Neo peuvent être frittés ou liés. Lors de la fabrication des aimants frittés (sintered), les poudres magnétiques sont premièrement compactées, puis chauffées. C est le processus de chauffage en lui-même qui permet de souder les grains entre eux et d obtenir la cohésion de l aimant (frittage). Lors de cette étape, le volume est réduit de moitié 39. Les aimants frittés sont denses, et donc puissants. Ce sont donc ces aimants que l on retrouve dans les alternateurs des véhicules hybrides et des éoliennes. Ce sont également eux que l on utilise dans les disques durs. Les aimants liés (bonded) se composent de poudres magnétiques dispersées dans un polymère solide. Ces aimants sont moins puissants puisque moins concentrés en poudres. En revanche, leur forme peut être adaptée plus facilement. Ils sont la plupart du temps petits, et se trouvent par exemple dans les moteurs spindle des lecteurs DVD (qui font tourner les disques) ou dans les systèmes ABS. A cela, il faut ajouter que chaque aimant possède ses spécificités. Il n existe pas de formulation standard. Selon les propriétés désirées et le fabricant, on peut avoir un dopage avec du terbium et/ou du dysprosium à divers degrés. 36 Rhodia 37 Bernard Multon, Application des aimants aux machines électriques, ENS Cachan 38 SITA 39 ADEME Les aimants [Nd-Fe-B] 27

28 2. FILIERE DE COLLECTE ET DE TRAITEMENT EN FRANCE 2.1 COLLECTE Aimants contenus dans les DEEE Les aimants contenus dans les appareils électriques et électroniques sont à l heure actuelle collectés via la filière DEEE (voir fiche application Cartes électroniques pour une description de la filière). Aimants contenus dans les VHU Les aimants contenus dans les véhicules sont collectés via la filière VHU. Environ 6 véhicules hors d usage sur 10 ont été collectés par le réseau d acteurs agréés en (voir fiche application Pots catalytiques pour une description de la filière). Aimants à usage industriel Il n y aurait pas de récupération systématique des aimants utilisés dans les outils industriels d après SITA. Les éoliennes contenant des aimants au néodyme n étant pas encore arrivées en fin d usage, la question de la collecte n est pas encore d actualité. Aimants utilisés dans les IRM Pour l application très spécifique des aimants au néodyme dans les IRM, il est probable que l aimant soit récupéré lorsque l appareil est en fin d usage. D après Rhodia, c est ce que préconise Neomax. Le gisement collectable est cependant très faible (voir fiche métaux Terres Rares). En conclusion, les aimants sont principalement collectés via les filières VHU et DEEE. Ne faisant l objet d un suivi spécifique, le taux de collecte des aimants n est pas connu. 2.2 TRAITEMENT La séparation des aimants du dispositif qui le contient est une étape très problématique qui n est pas effectuée à l heure actuelle. Comme le signale SITA, les aimants Neo étant très puissants, il est nécessaire de les démagnétiser 41 pour pouvoir ensuite les récupérer par séparation manuelle. C est donc un processus extrêmement cher, qui combine à la fois le coût de la démagnétisation et celui de la séparation manuelle. A titre de comparaison, la séparation des accumulateurs des DEEE s avère déjà trop couteuse lorsque l accumulateur est trop petit ou difficilement accessible (voir fiche application Accumulateurs Li-ion). Ici, il s agit de faire une étape supplémentaire pour ensuite pouvoir retirer un aimant qui est comparativement moins accessible. En ce qui concerne les aimants frittés, une fois les aimants récupérés, il est tout à fait possible d en refaire des aimants liés après broyage, ou même de les réutiliser tels quels après découpe éventuelle et remagnétisation (reprocessing) s ils sont assez gros. Les aimants liés sont très dispersés et plus difficiles à traiter. 40 ADEME, Rapport annuel véhicules hors d usage année La démagnétisation se fait par l utilisation d un démagnétiseur. Il s agit d un appareil qui applique à une pièce aimantée un champ magnétique de plus en plus faible de telle sorte qu en fin d opération la pièce ne soit plus aimantée. A l échelle industrielle, un démagnétiseur peut être installé sur une chaîne de production pour opérer en continu. ADEME Les aimants [Nd-Fe-B] 28

29 Aimants contenus dans les DEEE Les aimants contenus dans les DEEE sont broyés avec le reste du dispositif puis captés par séparation magnétique. Ils se retrouvent alors avec les métaux ferreux qui sont envoyés dans le circuit de la sidérurgie 42, comme n importe quelle autre ferraille. D après les informations obtenues au cours de cette étude, les Terres Rares ne sont pas valorisées dans l industrie sidérurgique mais aucune information relative au devenir des Terres Rares à l issue des procédés n est disponible. Une fois les aimants mélangés à la ferraille, il est très compliqué et coûteux de récupérer les Terres Rares car celles-ci s y retrouvent en très faibles quantités. Il n existe pas de filière de recyclage identifiée à date 43 hormis pour des applications très précises telles que les IRM, utilisant des aimants de taille importante. Ces aimants sont réutilisés dans d autres applications après reprocessing 43. Il s agirait donc d une réutilisation de l aimant après découpe en tant qu aimant selon Rhodia. Aimants contenus dans les VHU En ce qui concerne les aimants collectés via la filière VHU, ils suivent la filière métaux ferreux. Ils sont séparés des métaux non ferreux par tris magnétiques et broyages successifs. La ferraille issue des VHU est ensuite collectée et réutilisée dans le circuit de la sidérurgie 43. Aimants à usage industriel Selon SITA, même si la collecte n est pas systématique, il y a vraisemblablement des acteurs qui récupèrent malgré tout ces aimants, pour la fabrication d aimants liés ou pour reprocessing. En ce qui concerne les aimants des moteurs des véhicules électriques et des éoliennes, et plus généralement les aimants contenus dans les alternateurs, la technique de reprocessing est également adaptée et pourra être mise en œuvre. Ainsi, lors de la fabrication des éoliennes, les aimants sont magnétisés après que le rotor a été monté. A l inverse, il sera donc possible de démagnétiser et démonter le rotor pour récupérer les aimants. Aimants utilisés dans les IRM Après récupération, les aimants des IRM sont réutilisés dans d autres types d applications après reprocessing. 3. PANORAMA DES AUTRES PRATIQUES ET DE LA RECHERCHE 3.1 FILIERES EN EUROPE ET DANS LE MONDE Chutes de production La préparation des alliages génère environ 10 % de pertes et la mise en forme des aimants environ 40 % (découpe). Les producteurs d aimants recyclent ces pertes. Ainsi, la marque Neomax atteint actuellement une efficacité de recyclage de ses pertes de production de près de 95 % en raison de la forte valeur des Terres Rares utilisées 44. La technique de recyclage utilisée est l hydrométallurgie : le fer est extrait de l alliage [Nd-Fe-B] par attaque acide et ce sont les Terres Rares qui sont au final récupérées et réutilisées en tant que matières 42 SITA 43 Rhodia 44 ADEME Les aimants [Nd-Fe-B] 29

30 Etude du potentiel de recyclage de certains métaux rares Juillet 2010 premières pour la fabrication de nouveaux alliages. Leurs techniques de recyclage permettent de recycler aussi bien les poudres que les déchets solides comme le montre le schéma ci- dessous. Ils ont ainsi mis au point une technique leur permettant de récupérer le néodyme de la boue de meulage. Cette technique est ce qui se fait de mieux actuellement en matière de recyclage des déchets de production dans l industrie des aimants 45. Neomax recycle aussi les déchets d aimants de ses clients selon les mêmes techniques. Figure 10 : Technologie de recyclage mise en place par la marque Neomax 46 Aimants en fin d usage De manière générale, il existe des procédés hydrométallurgiques mais aussi pyrométallurgiques qui permettent le recyclage des chutes de production et qui pourraient s appliquer aux aimants frittés récupérés en fin d usage, à condition que ceux-ci puissent être récupérés 47. A l heure actuelle, les aimants en fin d usage ne sont pas valorisés non plus à l étranger. Les aimants liés sont plus difficilement valorisables encore, du fait de leur structure (poudres magnétiques dispersées dans un polymère). 45 S. R. Trout (2007), Magnet Recycling, Spontaneous Materials for Magnetics Magazine Summer 2007 Issue 46 D après H. Yamamoto et N. Ishigaki (2007), Neomax update 2007, Magnetics Conference 5-7 avril SITA ADEME Les aimants [Nd-Fe-B] 30

31 3.2 RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT Recherche universitaire En laboratoire, plusieurs techniques de recyclage des aimants frittés ont déjà été mises en œuvre : La technique dite hydrogen decrepitation (HD) a été introduite il y a une dizaine d années par une équipe française de l institut Néel à Grenoble 48. Elle consiste à faire réagir l aimant avec du dihydrogène gazeux dans une enceinte close. On en récupère une poudre qui peut ensuite repasser par les étapes de frittage pour refaire des aimants. Cette deuxième étape est actuellement étudiée activement par une équipe de l université de Birmingham. Récemment, celle-ci a montré qu appliquer plusieurs fois le cycle HD puis frittage à des aimants issus de disques durs (une dizaine de grammes chacun) entraînait une perte assez conséquente de la puissance de l aimant, due notamment à l évaporation d une partie du néodyme, et à des réactions d oxydation. Cette même équipe a montré en revanche que l inclusion de 1 % en masse de néodyme permettait de conserver relativement convenablement les propriétés magnétiques 49. Actuellement les auteurs de ces recherches souhaitent trouver des partenaires industriels pour implémenter la technique à plus grande échelle, et pensent l appliquer à des aimants inclus dans les appareils électroniques : il s agirait d immerger tout le dispositif électronique contenant l aimant fritté dans le dihydrogène afin que l aimant se transforme en poudre, et simplement récupérer cette dernière. Les travaux n ont pas encore commencé à ce sujet. Il est aussi possible de recycler les aimants frittés par réduction avec du calcium sous forme métallique. Ainsi, une équipe japonaise de l université de Nagoya a réussi à récupérer plus de 99 % du néodyme contenu dans un aimant sous forme d un précipité solide 50. Enfin, des travaux ont été menés en Corée pour étudier la faisabilité de la récupération des poudres des aimants après broyage mécanique 51. Par ailleurs, des brevets ont été déposés par les fabricants pour le recyclage des aimants (voir ci-dessous), que ce soit les chutes de production ou les aimants eux-mêmes (technique de récupération des poudres magnétiques des aimants liés, par exemple). Il est plus que probable que la recherche continue dans ce domaine, même s il est difficile d obtenir des informations à ce sujet étant donné le caractère confidentiel des recherches. Brevet relatif à la récupération des poudres magnétiques des aimants liés Propriétaire : Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Lieu : Japon Année : 2003 Il s agit d une méthode qui permet de récupérer les poudres magnétiques des aimants liés par immersion de l aimant dans un solvant organique et chauffage. Les poudres récupérées 48 S. Rivoirard, J.G. Noudem, P. de Rango, D. Fruchart, S. Liesert et J.L. Soubeyroux, (2000), Proc. 16th Int. Workshop on Rare-Earth Magnets and Their Applications, Sendai Japan 49 M. Zakotnik, I.R. Harris et A.J. Williams (2009), Multiple recycling of NdFeB-type sintered magnets, Journal of Alloys and Compounds 50 M. Itoh, M. Masuda, S. Suzuki et K.I. Machida (2004), Resource recovery from Nd Fe B sintered magnet by hydrothermal treatment, Journal of Alloys and Compounds 51 H.W. Kwon, I.C. Jeong, A.S. Kim, D.H. Kim, S. Namkung, T.S. Jang et D.H. Lee (2006), Restoration of coercivity in crushed Nd-Fe-B magnetic powder, Journal of Magnetism and Magnetic Materials ADEME Les aimants [Nd-Fe-B] 31

32 peuvent ensuite être mélangée avec des poudres neuves pour être réutilisées à la fabrication d aimants liés. Brevet relatif au recyclage des Terres Rares Propriétaire : Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Lieu : Japon Année : 2002 Ce brevet décrit un procédé de recyclage dont il est précisé qu il est «plus simple comparé à la méthode conventionnelle, et que puisque qu [il] est économique et continu, sa valeur pour l industrie est très grande». Les Terres Rares sont recyclées en tant qu alliage magnétique pour la fabrication de nouveaux aimants. 4. FREINS AU RECYCLAGE ET PISTES D ACTION 4.1 FREINS AU RECYCLAGE EN FRANCE Aujourd hui, la majorité des aimants à usage domestique sont collectés en fin d usage, via les filières VHU et DEEE, mais ne sont pas traités sélectivement. La difficulté principale est la séparation des aimants une fois collectés. Une fois ce problème résolu se posera la question du traitement de ces aimants, qui ne peut être réalisé en France à l heure actuelle. Frein économique : coût de la séparation manuelle des aimants Ce sont les étapes de démagnétisation (nécessaire pour pouvoir ensuite séparer les aimants de l appareil dans lequel ils se trouvaient) et de séparation manuelle des aimants qui entraînent un coût de prétraitement très élevé, bien supérieur à celui généré par la séparation des accumulateurs, par exemple. Frein organisationnel : absence d industrie des aimants en Europe Si les aimants sont récupérés, la question se pose alors de savoir où les traiter. Les technologies existent mais sont contrôlées par les producteurs, localisés majoritairement en Asie. Il n y a pas de structure en Europe. En revanche, selon SITA, le reprocessing des gros aimants issus des éoliennes ou des moteurs des véhicules électriques pourra se faire sur place. Frein économique : traitement des métaux ferreux pour l extraction les Terres Rares Si les aimants ne sont pas séparés, les Terres Rares se retrouvent après traitement dans les métaux ferreux qui sont séparés magnétiquement. Etant donné la complexité de la composition de ce mélange de métaux et la faible teneur en Terres Rares, l utilisation d un procédé purification des Terres Rares se révèle trop couteux pour être envisageable 52. Une séparation des aimants en amont doit donc être privilégiée pour éviter que les Terres Rares ne soient diluées dans la ferraille. 4.2 PISTES D ACTION Il est impossible de dire si l augmentation du cours des matières premières suffira à rendre viable économiquement la récupération des aimants dans les appareils domestiques, étant donné leur faible taille. SITA signale la possibilité que l exploitation d autres gisements de 52 SITA ADEME Les aimants [Nd-Fe-B] 32

33 Terres Rares puisse être plus avantageux économiquement que la récupération de ces aimants 53. Les leviers suivants sont néanmoins à envisager : Levier technique : éco-conception des produits - Objectif : Lever le frein «Coût de la séparation manuelle des aimants» - Principe : Il s agit d utiliser des techniques, existantes, qui permettraient de pouvoir retirer aisément les aimants contenus dans les appareils. Ainsi, S.R. Trout, dans un article de Magnet Recycling 54, invite les industriels à utiliser des adhésifs désactivables par des UV, la chaleur ou encore de l eau pour fixer les aimants. - Avantages : Cette mesure permettrait de pouvoir retirer plus facilement les aimants des appareils en fin d usage, ce qui entraînerait une diminution des coûts. - Limites : Cette piste n a pas été approfondie dans les faits et des études détaillées seraient nécessaires pour confirmer sa viabilité. Bien que l auteur n évoque pas ce point dans le texte, il est très vraisemblable que ce soit seulement l étape de séparation manuelle qui soit facilitée par cette technique. En particulier, il y aurait toujours besoin de démagnétiser avant. Enfin, il est à noter qu un tel levier ne peut avoir d influence qu à l échelle européenne au minimum : les fabricants, souvent localisés hors d Europe, n auront en effet pas intérêt à revoir la conception de leurs produits pour la France uniquement. Levier économique : inciter la recherche pour développer des solutions de séparation des aimants - Objectif : Lever le frein «Coût de la séparation manuelle des aimants» - Principe : Lancer des projets de recherche pour trouver des solutions techniques permettant de séparer les aimants des issus des DEEE à moindre coût. - Avantages : Cette mesure permettrait d étudier et de développer éventuellement différentes solutions techniques, pour améliorer le démontage manuel ou pour mettre en place un nouveau procédé non manuel, tel celui actuellement étudié à l université de Birmingham utilisant la technique HD. - Limites : Les modalités de financement seraient à déterminer. Levier organisationnel : collecte des aimants à usage industriel - Objectif : Anticiper l exploitation d un gisement à venir - Principe : S assurer que les aimants frittés utilisés dans des gros dispositifs (éoliennes et moteurs des véhicules hybrides et électriques notamment) soient récupérés en fin d usage. - Avantages : Ce gisement est celui qui semble être le plus exploitable. Les aimants récupérés peuvent être valorisés par reprocessing. - Limites : - 53 D après l USGS, la Chine ne possède que 27 millions de tonnes de réserves exploitables sur les 88 millions de tonnes mondiales. Mais comme le signale SITA, elle reste le principal producteur car elle exploite à moindre coût, notamment grâce à une répartition entre Terres Rares cériques et yttriques dans le minerai plus propice à l exploitation. L augmentation des cours pourrait très bien inciter les Etats-Unis à réouvrir d anciennes mines, ou d autres producteurs potentiels à exploiter leurs gisements. 54 S. R. Trout (2007), Magnet Recycling, Spontaneous Materials for Magnetics Magazine Summer 2007 Issue ADEME Les aimants [Nd-Fe-B] 33

34 ADEME Les aimants [Nd-Fe-B] 34

35 Les cartes électroniques Principales applications Gisements de métaux collectables en France en 2008 Autres métaux présents Etat des lieux de la collecte et du traitement du produit en France Etat des lieux du recyclage des métaux rares en France Autres pratiques dans le monde Etat des lieux de la recherche Freins Pistes d action Tous types d équipements électriques et électroniques. Argent : 60 t Palladium : 4 t Platine : 1 t Gallium Rhodium Ruthénium Tantale (voir la fiche application Condensateurs au tantale) Existence d une filière de collecte : OUI Existence d une filière de traitement : OUI - Pré-traitement réalisé (dépollution, broyage) mais pas de recyclage des métaux rares en France. Pas de recyclage des métaux rares étudiés issus des cartes électroniques en France. Les cartes électroniques issues de France sont recyclées (Argent et platinoïdes) en Belgique (efficacité > 98 % pour l affinage de Pd et Pt), en Allemagne, en Suède ou au Canada. Gallium dans les scories du procédé, non recyclé. Terra Nova (France) : projet de recherche en cours concernant la récupération des métaux précieux, un pilote à l étude. Aucun projet identifié pour la récupération du gallium. Frein au recyclage des cartes : - Frein organisationnel : exportation de DEEE et/ou de cartes Freins à la récupération du gallium : - Frein économique : valeur du gallium inférieure à celle des métaux précieux - Frein technique : incompatibilité du procédé de récupération des métaux précieux avec la récupération du gallium Levier pour le recyclage des cartes : - Levier organisationnel : améliorer la mise en application de la Waste Shipment Regulation et mettre en place des mesures pour l identification des produits d occasion aux douanes Leviers pour la récupération du gallium - Levier économique : inciter la recherche de solutions pour l extraction du gallium des cartes électroniques - Levier réglementaire : privilégier la récupération du gallium ADEME Les cartes électroniques 35

36 1. UTILISATIONS Une carte électronique est un circuit imprimé sur lequel sont soudés différents types de composants (voir Figure 11). Le circuit imprimé est une plaque fabriquée à partir de matériaux composites (résine époxy, en général de couleur verte) et doublée d'une ou plusieurs fines couches de cuivre. Ces cartes peuvent remplir différentes fonctionnalités (cartes d alimentation, cartes mères d ordinateurs, etc.) et être utilisées dans de nombreux équipements électriques et électroniques (téléphones portables, ordinateurs, téléviseurs, imprimantes, etc.). Figure 11 : Exemple de carte électronique (contenue dans une console de jeux vidéo) 55 Les cartes les plus riches en métaux précieux (argent, or et platinoïdes) sont celles des téléphones portables, des ordinateurs et de certains EEE professionnels 56. Le palladium entre autres peut être déposé sur des fiches (pièces pour établir un contact), des surfaces en cuivre ou être utilisé sous forme de multicouches (plusieurs couches de conducteurs). Les métaux précieux entrent aussi dans la composition d alliages spéciaux comme ceux des commutateurs, composants permettant de modifier les connexions des circuits, très utilisés dans l industrie de la communication. Les contacts des relais magnétiques sont recouverts de métaux précieux électrodéposés 55. Le gallium entre dans la composition de circuits intégrés (puces électroniques) et de diodes (voir la fiche application LED). 2. FILIERE DE COLLECTE ET DE TRAITEMENT EN FRANCE En France et au niveau européen, la filière de collecte et de traitement des cartes électroniques est incluse dans la filière spécifique aux DEEE (déchets d équipements électriques et électroniques) définie par la réglementation. La figure ci-dessous résume les différentes étapes de la filière de collecte et de traitement des cartes électroniques en France. Ces différentes étapes sont explicitées dans les parties suivantes. 55 commons.wikimedia.org, auteur : Incog88 56 ADEME (2008), Etat de l art des technologies de recyclage de certains DEEE : PAM, tubes cathodiques, cartes et composants électroniques ADEME Les cartes électroniques 36

37 DEEE Ménagers collectés DEEE Professionnels collectés Centres de traitement des DEEE Extraction des cartes électroniques Entreprises de collecte et préparation des cartes électroniques Regroupement et broyage des cartes Négociants Affineurs Extraction des métaux Figure 12 : Filière de collecte et de traitement des cartes électroniques 2.1 PRINCIPAUX ACTEURS INTERVENANT DANS LA FILIERE Collecte et pré-traitement des DEEE (extraction des cartes électroniques) Une présentation des acteurs de la collecte et du pré-traitement des DEEE est donnée dans la fiche Accumulateurs Li-ion. Traitement des cartes électroniques (extraction des métaux) Un seul acteur de traitement des cartes électroniques a été identifié en France : COREPA Valme Technologies situé à Falaise (Calvados), qui fait partie du groupe Derichebourg. Cet acteur recycle l or, mais aucun des métaux rares étudiés. Une unité est cependant en construction par Terra Nova à Isbergues (Pas-de-Calais).Le traitement des cartes électroniques issues du marché européen est réalisé par quatre grands acteurs : Aurubis (Allemagne) ; Boliden (Suède) ; Umicore (Belgique) ; Xstrata (Canada). ADEME Les cartes électroniques 37

38 2.2 COLLECTE DES DEEE Contexte réglementaire relatif aux DEEE La directive 2002/96/CE (directive DEEE) relative à la collecte sélective des déchets d équipements électriques et électroniques en vue de leur valorisation impose le traitement sélectif systématique de certains composants, dont les cartes électroniques si leur surface est supérieure à 10 cm². Cette directive introduit le principe de la responsabilité élargie du producteur (REP) et impose aux producteurs d EEE le financement de la collecte, du traitement, de la valorisation et de l élimination non polluante des DEEE. La directive 2002/96/CE impose un taux de valorisation de 75 % et un taux de réutilisation et recyclage de 65 % pour les produits bruns et gris (téléviseurs, ordinateurs, etc.). La valorisation inclut la réutilisation par pièces, le recyclage (valorisation matière) et la valorisation énergétique. Il est à noter que ces taux sont calculés sur la masse totale de DEEE traités de la catégorie correspondante. En France, le décret transposant la directive DEEE distingue les EEE ménagers et professionnels en fonction de leur usage et de leur canal de distribution (voir Figure 13). L organisation de la filière des DEEE est différente suivant qu il s agisse de DEEE ménagers ou professionnels. Figure 13 : Distinction des EEE ménagers et professionnels 57 Organisation de la filière DEEE DEEE ménagers Dans le cas des DEEE ménagers, les producteurs d équipements ont choisi de mettre en place des systèmes collectifs avec des éco-organismes (voir Figure 14). 57 ADEME, Rapport annuel DEEE année 2008 ADEME Les cartes électroniques 38

39 Figure 14 : Organisation de la filière des DEEE ménagers 57 DEEE professionnels Dans le cas des DEEE professionnels, les producteurs ont mis en place des systèmes individuels de collecte et de traitement ou délèguent à l utilisateur final de l équipement la gestion de la fin d usage de celui-ci. Le système basé sur un éco-organisme (en pointillés sur la Figure 15) est une possibilité aujourd hui purement théorique, aucun éco-organisme n ayant été agréé à ce jour pour les DEEE professionnels. Figure 15 : Organisation de la filière des DEEE 57 Performances de collecte des DEEE Avec une quantité collectée de 4,5 kg/habitant en 2008, on peut estimer que le taux de collecte atteint pour tous les DEEE de façon générale est d environ 30 % 58. Un objectif de collecte de 10 kg/habitant/an a été fixé d ici à 2014 ce qui correspondrait à 2/3 du gisement. 58 Voir fiche métal Platine ADEME Les cartes électroniques 39

40 2.3 TRAITEMENT DES DEEE Extraction des cartes électroniques des DEEE (sauf PAM) Dans les cas des équipements de type téléviseurs et ordinateurs, les cartes électroniques sont séparées de façon systématique par un procédé manuel. Le taux de perte peut ainsi être considéré comme nul. Extraction des cartes électroniques des PAM Les petits appareils ou PAM sont tout d abord dépollués pour retirer notamment les piles et les accumulateurs puis broyés. A la suite du broyage, plusieurs fractions sont séparées, dont la fraction des cartes électroniques. Selon Ecologic, les petites cartes peuvent parfois rester coincées dans d autres fractions au cours du broyage, par exemple dans la fraction plastique. On peut ainsi estimer une perte de 10 à 15 % des cartes électroniques des PAM avec ce procédé REGROUPEMENT ET BROYAGE DES CARTES La collecte des cartes électroniques est le plus souvent réalisée par des entreprises spécifiques qui réalisent également leur broyage. L expédition vers les centres de traitement finaux (affineurs) est assurée par ces préparateurs, par des négociants spécialisés sur la valeur des métaux ou directement par les opérateurs de traitement des DEEE. 2.5 TRAITEMENT DES CARTES ELECTRONIQUES Le traitement des cartes électroniques n est pas réalisé en France pour le recyclage des métaux rares étudiés (argent, platinoïdes, tantale, gallium). Néanmoins, COREPA Valme Technologies, qui est basé à Falaise (Calvados), recycle certaines cartes électroniques pour en récupérer l or. Il s agit uniquement des cartes électroniques pour lesquelles l or est en surface, la plupart de temps issues de rebus de production de circuits imprimés. L or est récupéré par un procédé hydrométallurgique. En revanche, les cartes électroniques que l on trouve dans les DEEE, sur lesquelles sont soudés divers composants, sont envoyées directement chez les affineurs spécialisés, hors de France. Valme ne possède pas la technologie nécessaire pour effectuer les étapes de pyrolyse (qui a pour but notamment de brûler les matières organiques) et de séparation du cuivre et des métaux précieux. A l heure actuelle, aucun acteur français n a les capacités de réaliser ces opérations, mais l unité de traitement de Terra Nova actuellement en construction dans le Pas-de-Calais a justement pour objet d effectuer l étape de pyrolyse. Cette unité permettra de concentrer les métaux précieux avant de les envoyer chez les affineurs à l étranger (voir paragraphe 3.2). Les cartes électroniques issues de France sont envoyées en Belgique, en Allemagne, en Suède ou au Canada (voir paragraphe 3.1). 59 Ecologic ADEME Les cartes électroniques 40

41 3. PANORAMA DES AUTRES PRATIQUES ET DE LA RECHERCHE 3.1 FILIERES EN EUROPE ET DANS LE MONDE PROCEDES MIS EN ŒUVRE Les capacités de traitement des quatre principaux acteurs étaient pour 2008 de t de composants de DEEE pour Aurubis, t pour Boliden, t pour Umicore et t pour Xstrata soit un total de t. Le traitement est basé sur un procédé de pyrométallurgie 56. A titre de comparaison, pour l année 2008 en France le gisement collectable de cartes électroniques est estimé à t et le gisement collecté s élevait à t 61. Le procédé d Umicore fait l objet d une présentation ci-dessous. Exemple d une unité de recyclage des métaux contenus dans les cartes électroniques : Umicore (Belgique) Le procédé exploité par la société Umicore sur son site de Hoboken en Belgique est basé principalement sur une technologie de fusion suivie de procédés d affinage de composés métalliques. Le procédé est destiné en priorité à la récupération des métaux précieux 56. L installation traite en mélange de nombreux déchets d origines diverses contenant des métaux précieux (déchets métallurgiques, déchets de production, pots catalytiques, etc.) ainsi que des composants de DEEE : les cartes électroniques riches en métaux précieux ; les cartes électroniques pauvres en métaux précieux ayant subi une préparation/concentration (retrait des pièces lourdes ou massives de métaux ferreux et Alu) ; les composants électroniques riches (processeurs informatiques) ; les téléphones portables préalablement débarrassés de leur accumulateur. Le type de four utilisé a une limite technique d acceptation pour composants de DEEE. Cette limite, qui dépend de la composition des déchets, est de l ordre de 15 à 20 % de la charge 62. En effet, en plus de servir en premier lieu d agent réducteur, le plastique des cartes est utilisé comme combustible pour le four et une part supérieure dans la charge entrainerait une augmentation trop importante de la température. Néanmoins, certains procédés comme celui de Boliden permettent de traiter un flux composé à 100 % de cartes électroniques. Chaque lot entrant est soumis à une procédure d échantillonnage pour en analyser la composition. Le traitement se décompose ensuite en plusieurs étapes (voir Figure 16) : Le four produit deux fractions, une fraction cuivreuse avec les métaux précieux sous forme de granules et une fraction de plomb avec les impuretés sous forme de scories ; Les scories de plomb sont introduites dans un four à plomb qui permet la séparation des scories contenant les métaux «inertes» (Fe, Al, Si, Mg, ) puis le plomb et les métaux spéciaux (Bi, In, Te, ) sont affinés ; La fraction cuivreuse subit une opération de granulation et le cuivre est séparé des autres métaux par électrorécupération ; 60 Aurubis (2010), Results of operation and strategy of Aurubis AG 61 Voir la fiche métal Platine 62 Umicore ADEME Les cartes électroniques 41

42 Les résidus contenant les métaux précieux sont ensuite concentrés et un affinage spécifique est effectué (voir Figure 17) pour séparer et récupérer l or, l argent et les platinoïdes (platine, palladium, rhodium, iridium, ruthénium). Lors de cet affinage, les résidus concentrés sont dissous et les métaux précieux sont isolés et affinés séparément. La séparation des différents platinoïdes est un procédé complexe et coûteux 63. Figure 16 : Procédé de récupération des métaux précieux d Umicore Öko-Institut et Umicore (2005), Materials flow of platinum group metals 64 Source : Umicore ADEME Les cartes électroniques 42

43 Figure 17 : Procédé d affinage des métaux précieux 65 En conclusion, ce type de procédé permet le traitement complet des cartes électroniques jusqu à la séparation des métaux entre eux. Cependant, la capacité de traitement de certaines unités est limitée pour des raisons techniques à moins de 20 % de cartes électroniques et autres composants de DEEE. La capacité de traitement des quatre affineurs qui réalisent le traitement des cartes électroniques en provenance d Europe s élève au total à t/an. Avec t pour l année 2008, le gisement collectable en France représente 14 % de cette capacité. Néanmoins, des projets d extension sont étudiés chez Boliden, Umicore et Xstrata RECUPERATION DES METAUX RARES En plus du cuivre et de l or, qui représentent 90 % de la valeur des métaux récupérés, le procédé décrit ci-dessus permet également de récupérer les métaux rares suivants présents dans les cartes électroniques : Argent ; Palladium ; Platine ; Rhodium ; Ruthénium. Lors de l étape d affinage des métaux précieux, le palladium et le platine sont récupérés à plus de 98 % 66. Néanmoins, des pertes assez conséquentes peuvent survenir lors du broyage 65 C. Hagelüken (2009), Recycling of precious metals - current status, challenges, developments, Proceedings of EMC 2009, Vol. 2, Clausthal Zellerfeld ADEME Les cartes électroniques 43

44 mécanique des cartes électroniques. Au final, l efficacité de recyclage pour ces métaux était d environ 75 %) Le gallium se retrouve dans les scories à l issue du procédé. En effet, pour l instant les technologies de récupération des métaux précieux (platinoïdes et argent) sont incompatibles avec une récupération de métaux comme le gallium. En effet, dans le four le gallium s oxyde beaucoup plus rapidement que les métaux précieux et une fois à l état oxydé il se retrouve dans les scories. Il n existe actuellement pas de technologie permettant la récupération à la fois des métaux précieux et du gallium RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT Unité de traitement des cartes électroniques en France : projet Eldorado Porteur du projet : Terra Nova Lieu : Isbergues (Pas-de-Calais) Stade du projet : Phase industrielle. Etat : Montage en cours, ouverture de l unité prévue en janvier 2011 Le caractère innovant de ce projet réside dans le fait que le contenu de la charge en composants de DEEE ne sera pas limité et l unité de traitement sera uniquement destinée au traitement des cartes électroniques. La capacité de traitement visée est de t/an de cartes électroniques, broyées ou non 56. Le procédé fait l objet d un brevet Terra Nova. L installation est actuellement en cours de montage et un investissement de 8 M a été réalisé. Le procédé basé sur une succession de technologies de séparation fait l objet d une présentation détaillée à la Figure 18. Dans un premier temps, l installation ne comprendra que la partie du procédé allant jusqu à la pyrolyse. L objectif de ce procédé est d éliminer la résine des cartes électroniques et de produire un mélange de métaux précieux dont la séparation est ensuite effectuée par des affineurs. Ce procédé permet ainsi d augmenter la capacité de traitement de métaux précieux issus des cartes électroniques des affineurs, en les affranchissant des problèmes techniques liés à la résine. 66 Umicore ADEME Les cartes électroniques 44

45 Figure 18 : Procédé de traitement des cartes électroniques de Terra Nova 56 Dans une deuxième étape, Terra Nova développe également un procédé permettant de séparer eux-mêmes les métaux précieux (projet Eldorado). Le pilote est actuellement en développement. A long terme, l objectif de Terra Nova est d augmenter leur capacité de traitement des cartes électroniques et de mener à la fois une activité d élimination de la résine des cartes pour les affineurs et une activité d affinage des métaux précieux. Pour l instant il n est pas envisagé de récupérer le gallium, le germanium et le tantale. Par ailleurs, d autres réflexions sont également en cours concernant la possibilité de développer des technologies de récupération des métaux précieux des cartes électroniques. ADEME Les cartes électroniques 45

46 En conclusion, un projet de recherche a été identifié concernant la récupération des métaux précieux (argent et platinoïdes) et aucun projet n a été identifié sur la récupération du gallium ni du tantale. Ce projet vise à un passage au stade industriel. 4. FREINS AU RECYCLAGE ET PISTES D ACTION 4.1 FREINS AU RECYCLAGE EN FRANCE Frein au recyclage des cartes Frein organisationnel : exportation de DEEE et/ou de cartes Selon Eurometaux, et bien que la mise en place d une filière REP contribue à limiter le phénomène, la part des exportations illégales de DEEE est non négligeable. Les DEEE peuvent par exemple être exportés sous en tant que matériel d occasion ou à l intérieur de véhicules. En outre, les pays destinataires ne disposent pas en général des infrastructures nécessaires pour réaliser un recyclage performant d un point de vue technique, environnemental et sociétal. Un tel trafic a par exemple été mis au jour au début du mois de juin 2010 en France 67. D importants volumes d ordinateurs et de téléviseurs hors d usage étaient sur le point d être exportés vers l Asie sous couvert d export de matériel d occasion. Par ailleurs, une étude récente réalisée par Ökopol pour l agence allemande de l environnement 68 tend à montrer la réalité de ce phénomène. Ainsi, les prix à l export des équipements électroniques d occasion étant significativement plus faibles vers les pays hors Europe, que vers les pays occidentaux, il est très probable que les appareils ainsi exportés ne soient plus en état de marche. Ceci est d ailleurs confirmé par les contrôles de douanes. Au final, ce sont plus de t d équipements électroniques qui sont exportés depuis l Allemagne hors d Europe annuellement (comparés aux t collectées en Allemagne en 2008). La majorité de ces exportations serait illégale. Mis à part ce frein identifié pour le recyclage des cartes de façon générale, il est apparu au cours de l étude que la récupération des métaux précieux (argent et platinoïdes) est particulièrement bien développée et aucun frein particulier à la récupération de ces métaux n a été identifié. Une augmentation du taux de collecte global des DEEE (actuellement estimé à environ 30 %) permettrait de mieux capter le gisement, sous réserve que les exportations n augmentent pas en conséquence. En revanche, des freins particuliers à la récupération du gallium ont été identifiés. Freins à la récupération du gallium Frein économique : valeur du gallium inférieure à celle des métaux précieux Le recyclage des métaux précieux est fortement porté par la valeur des métaux précieux, supérieure à celle du gallium (plus de /kg pour le platine contre 300 /kg environ pour le gallium début 2010, voir fiches métaux). La priorité est ainsi donnée au développement de procédés pour le recyclage des métaux précieux et non pour le gallium Umweltbundesamt (2010), Transboundary shipment of waste electrical and electronic equipment / electronic scrap Optimization of material flows and control ADEME Les cartes électroniques 46

47 Frein technique : incompatibilité du procédé de récupération des métaux précieux Les procédés actuellement utilisés pour le recyclage des métaux précieux ne permettent pas la récupération de métaux comme le gallium. Ce dernier se retrouve ainsi dans les scories à l issue du procédé et il n existe actuellement pas de procédé pour récupérer le gallium des scories PISTES D ACTION Levier pour le recyclage des cartes Le levier suivant a été proposé par Eurometaux : Levier organisationnel : améliorer la mise en application de la Waste Shipment Regulation et mettre en place des mesures pour l identification des produits d occasion aux douanes - Objectif : Lever le frein «Exportation de DEEE et/ou de cartes» - Principe : Améliorer la mise en application de la législation en informant les douaniers du caractère critique de certains déchets et renforcer les contrôles. Mettre également en place des mesures efficaces permettant aux douaniers de différencier les produits d occasion des déchets et les produits neufs des produits d occasion. - Avantages : Ces mesures ne nécessitent pas la mise en place d un nouveau dispositif législatif et visent simplement à une bonne application de la législation existante. - Limites : - Leviers pour la récupération du gallium Levier économique : inciter la recherche de solutions pour l extraction du gallium des cartes électroniques - Objectif : Lever le frein «Incompatibilité de récupération des métaux précieux» - Principe : Lancer des projets de recherche pour trouver des solutions techniques permettant l extraction du gallium soit à partir des cartes électroniques directement, soit à partir des scories issues des procédés de récupération des platinoïdes. - Avantages : Cette mesure permettrait d étudier et de développer éventuellement différentes solutions techniques pour permettre la récupération du gallium des cartes électroniques. - Limites : Les modalités de financement seraient à déterminer. Levier réglementaire : privilégier la récupération du Gallium - Objectif : Lever le frein «Incompatibilité de récupération des métaux précieux» - Principe : Introduire une obligation pour la récupération du gallium dans les cartes électroniques. Ainsi, en contraignant les industriels du recyclage à atteindre certains objectifs, ces derniers développeraient des solutions pour les atteindre. - Avantages : Cette mesure inciterait les recycleurs à développer des solutions pour récupérer le gallium dans les cartes électroniques. - Limites : Des solutions techniques sont tout d abord à développer. 69 Umicore ADEME Les cartes électroniques 47

48 ADEME Les cartes électroniques 48

49 Les condensateurs au tantale Principales utilisations Gisements de métaux collectables en France en 2008 Petits équipements électroniques (ordinateurs et téléphones portables) Tantale : de 30 à 80 t Autres métaux présents - Etat des lieux de la collecte et du traitement du produit en France Etat des lieux du recyclage des métaux rares en France Autres pratiques dans le monde Etat des lieux de la recherche Freins Pistes d action Existence d une filière de collecte : OUI pour les cartes électroniques mais pas de séparation des condensateurs au tantale Existence d une filière de traitement : NON Pas de filière de traitement des condensateurs en France. Les condensateurs sont traités avec les cartes électroniques en Belgique, en Allemagne, en Suède ou au Canada. Tantale dans les scories du procédé, non recyclé. Des techniques de recyclage du tantale des déchets de production des condensateurs existent et sont mises en application; le recyclage serait effectué en Chine Un projet de recherche japonais concernant le recyclage du tantale issu de condensateurs défectueux a été identifié - Frein économique : difficulté de séparation des condensateurs des cartes électroniques - Frein technique : incompatibilité du procédé de récupération des métaux précieux avec la récupération du tantale - Leviers économiques : inciter la recherche pour la séparation des condensateurs des cartes électroniques inciter la recherche pour la récupération du tantale des condensateurs en fin d usage ADEME Les condensateurs au tantale 49

50 1. UTILISATIONS Les condensateurs sont des composants électroniques comprenant deux conducteurs (ou armatures) séparés par un milieu isolant polarisable (diélectrique). Dans les circuits électroniques, ils permettent de remplir différentes fonctions dont stabiliser l alimentation électrique, traiter des signaux périodiques (filtrage) ou stocker de l énergie. Figure 19 : Exemple de condensateur 70 On peut distinguer plusieurs types de condensateurs selon leur composition (condensateurs céramiques, aluminium, etc.). Les condensateurs au tantale sont utilisés pour les raisons suivantes : La fiabilité sur le long terme ; Les faibles fluctuations des caractéristiques aux températures extrêmes ; La miniaturisation. Les condensateurs au tantale permettent d atteindre les mêmes performances que d autres types de condensateurs, avec des volumes inférieurs. Le tantale utilisé pour la fabrication des condensateurs se présente sous forme de poudre de pentoxyde de tantale (Ta 2 O 5 ). Les condensateurs au tantale sont divisés en plusieurs familles et sous groupes dont les compositions et les caractéristiques diffèrent. En raison de leurs propriétés particulières, les condensateurs au tantale sont utilisés dans de nombreux domaines. Les condensateurs fabriqués par FIRADEC, le seul producteur de condensateurs au tantale en France, sont utilisés pour des applications de niche dans les industries aéronautique, spatiale, ferroviaire, médicale ou encore dans les secteurs de la défense, des télécommunications et des énergies renouvelables. Les condensateurs au tantale utilisés dans les équipements de grande consommation tels que les téléphones portables et les ordinateurs sont majoritairement fabriqués en Chine 71. Il existe de nombreux types de condensateurs dont la composition diffère, parmi lesquels les condensateurs au tantale représentent une famille spécifique. Ces derniers sont utilisés dans de nombreux domaines et en particulier dans des équipements de grande consommation tels que les ordinateurs et les téléphones portables. Dans un contexte de miniaturisation continue des équipements électroniques, l utilisation de condensateurs au tantale devrait se poursuivre dans les années à venir. 2. FILIERE DE COLLECTE ET DE TRAITEMENT EN FRANCE A ce stade, il n existe pas de filière spécifique de collecte et de traitement des condensateurs au tantale en France. 70 commons.wikimedia.org, auteur : Willtron 71 FIRADEC ADEME Les condensateurs au tantale 50

51 Une première étape est cependant réalisée avec l existence de la filière DEEE permettant la collecte des équipements dans lesquels sont présents les condensateurs au tantale. Les condensateurs suivent ensuite la filière de collecte et de traitement des cartes électroniques (voir fiche application Cartes électroniques). 2.1 PRINCIPAUX ACTEURS INTERVENANT DANS LA FILIERE Les acteurs intervenant sont les mêmes que ceux évoqués dans la fiche application Cartes électroniques. 2.2 COLLECTE Collecte des DEEE Les détails concernant la collecte des DEEE sont présentés dans la fiche application Cartes électroniques. Il est à noter que le taux de collecte des téléphones portables en particulier est très faible en France et en Europe (environ 4 % en France 72 ). En effet, les téléphones portables en fin d usage sont généralement conservés par les utilisateurs au lieu d être remis dans la filière DEEE («effet grenier»). De nombreuses initiatives sont actuellement développées par des opérateurs de téléphonie mobile ou par d autres types d entreprises pour améliorer la collecte des téléphones portables. Collecte des condensateurs La directive DEEE impose le retrait systématique et le traitement sélectif des composants suivants : Les condensateurs contenant du polychlorobiphényle (PCB) ; Les condensateurs contenant des substances dangereuses (hauteur > 25 mm, diamètre > 25 mm ou volume proportionnellement similaire). En pratique, les opérateurs réalisant la dépollution des cartes électroniques retirent tous les condensateurs d une taille supérieure à 25 mm. Du fait de leurs possibilités de miniaturisation, les condensateurs au tantale ont des tailles inférieures à 25 mm et ne font ainsi pas partie des condensateurs retirés. Selon Ecologic, ils restent ainsi sur la carte électronique sur laquelle ils sont soudés et suivent la filière de traitement des cartes électroniques. Les retirer des cartes électroniques engendrerait des coûts supplémentaires importants car il s agit d une opération à effectuer manuellement et dont la complexité serait augmentée du fait de la petite taille des condensateurs TRAITEMENT Les condensateurs au tantale suivent la voie de traitement des cartes électroniques et sont traités en Belgique, en Suède ou au Canada (voir la fiche application Cartes électroniques). Les condensateurs au tantale sont collectés avec les cartes électroniques et ne font l objet d aucune séparation spécifique Ecologic ADEME Les condensateurs au tantale 51

52 3. PANORAMA DES AUTRES PRATIQUES ET DE LA RECHERCHE 3.1 FILIERES EN EUROPE ET DANS LE MONDE Aucune filière de collecte et traitement spécifique aux condensateurs en fin d usage n a été identifiée au cours du projet. Le recyclage des déchets de production des condensateurs au tantale est cependant organisé. Traitement des cartes électroniques Au cours du procédé de traitement des cartes électroniques, le tantale s oxyde très rapidement et se retrouve dans les scories 74. Il n existe à l heure actuelle aucun procédé permettant de récupérer le tantale avec les autres métaux (Argent, platinoïdes, etc.) déjà récupérés ou permettant de récupérer le tantale dans les scories. A l issue du traitement des cartes électroniques, le tantale se retrouve ainsi dans les scories du procédé. Recyclage des déchets de production des condensateurs au tantale Il est à noter qu il existe des technologies de recyclage des chutes de production des condensateurs au tantale déjà en application. Les chutes de production du fabricant français FIRADEC sont ainsi confiées à un recycleur. Ce milieu étant cependant très fermé, aucune information supplémentaire n est disponible à ce sujet. Selon FIRADEC, le tantale serait recyclé en Chine ou en Inde puis utilisé pour entrer dans la fabrication de tôles utilisées pour des applications militaires. 3.2 RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT Aucun projet de R&D relatif au recyclage du tantale issu des condensateurs n a été identifié en France ou en Europe au cours de l étude. Un projet a en revanche été identifié au Japon. Recyclage du tantale des condensateurs Porteur du projet : Institute of Industrial Science, University of Tokyo Lieu : Japon Stade du projet : R&D Etat : Terminé (2005) En partant du constat qu une grande quantité de condensateurs défectueux sont produits lors de la fabrication des condensateurs, ce projet avait pour objectif de développer un procédé efficace de recyclage du tantale issu de ces condensateurs défectueux. Le procédé développé comprend les principales étapes suivantes (voir Figure 20) : Oxydation ; Séparation mécanique ; Traitement chimique. 74 Umicore ADEME Les condensateurs au tantale 52

53 Ce procédé permettait ainsi d obtenir une poudre de tantale pur à 99 %. Figure 20 : Procédé de recyclage du tantale des condensateurs développé au Japon FREINS AU RECYCLAGE ET PISTES D ACTION 4.1 FREINS AU RECYCLAGE EN FRANCE Suite à l étude de l état actuel de la collecte et du traitement des condensateurs au tantale, les freins suivants ont été identifiés pour le recyclage du tantale : Frein économique : difficulté de séparation des condensateurs des cartes électroniques Les condensateurs au tantale présentent la particularité d être de taille très réduite. Comme d autres composants, ils sont soudés sur les cartes électroniques et leur petite taille rend ainsi leur extraction très délicate et cette étape semble ne pouvoir être effectuée que de façon manuelle. Cette opération serait ainsi très coûteuse car elle nécessiterait éventuellement la formation de personnel et surtout beaucoup de temps pour la réaliser. Cette étape constitue donc aujourd hui un frein économique à la 75 R. Matsuoka, K. Mineta et T. H. Okabe (2004), Recycling process for Tantalum and some other metal scraps. Copyright 2004: The Minerals, Metals & Materials Society, Warrendale, PA, USA. ADEME Les condensateurs au tantale 53

54 séparation des condensateurs au tantale des cartes électroniques et à leur traitement de façon sélective. Frein technique : incompatibilité du procédé de récupération des métaux précieux Les procédés actuellement utilisés pour le recyclage des métaux précieux des cartes électroniques ne permettent pas la récupération de métaux comme le tantale (ainsi que le gallium, voir la fiche application Cartes électroniques). En effet, le tantale s oxyde très rapidement et sous forme oxydée se retrouve ainsi dans les scories à l issue du procédé. Il n existe actuellement pas de procédé permettant de récupérer le tantale de ces scories 76. Les métaux précieux sont ainsi recyclés au détriment du tantale. 4.2 PISTES D ACTION Levier économique : inciter la recherche pour la séparation des condensateurs des cartes électroniques - Objectif : Lever le frein «Difficulté de séparation des condensateurs des cartes électroniques» - Principe : En l absence de technique de recyclage direct du tantale des cartes électroniques, et puisqu il existe des techniques pour recycler les déchets de production des condensateurs, l idée est de séparer les condensateurs pour les recycler spécifiquement afin d en récupérer le tantale. Il s agit donc de lancer des projets de recherche pour trouver des solutions techniques permettant de séparer les condensateurs des cartes électroniques à moindre coût. Il pourrait ensuite être envisagé de récupérer le tantale des condensateurs avec le même type de procédé que celui développé pour les condensateurs défectueux produits lors de la fabrication des condensateurs au tantale. - Avantages : Cette mesure permettrait d étudier et de développer éventuellement différentes solutions techniques, pour améliorer le démontage manuel ou pour mettre en place un nouveau procédé non manuel. Selon FIRADEC, dans le cas d un démontage manuel, les condensateurs contenant du tantale peuvent être identifiés et différenciés des autres types de condensateurs pouvant être présents sur les cartes électroniques mais cela nécessiterait également une formation des opérateurs réalisant les manipulations. - Limites : Les modalités de financement seraient à déterminer. Levier économique : inciter la recherche pour la récupération du tantale des condensateurs en fin d usage - Objectif : Lever le frein «Incompatibilité du procédé de récupération des métaux précieux» - Principe : Lancer des projets de recherche pour trouver des solutions techniques permettant soit : soit de récupérer le tantale et les métaux précieux par un même procédé ; soit de récupérer le tantale des scories issues du procédé actuel de recyclage des métaux précieux. - Avantages : Cette mesure permettrait d étudier et de développer éventuellement différentes solutions techniques et de comparer leurs performances techniques et économiques, tout en s affranchissant du coût important d une séparation préalable. - Limites : Les modalités de financement seraient à déterminer. 76 Umicore ADEME Les condensateurs au tantale 54

55 Les écrans LCD Principales utilisations Gisements de métaux collectables en France en 2008 Autres métaux présents Etat des lieux de la collecte et du traitement du produit en France Etat des lieux du recyclage des métaux rares en France Autres pratiques dans le monde Etat des lieux de la recherche Freins Pistes d action Téléviseurs et ordinateurs mais aussi petits EEE tels que téléphones. Indium : 90 kg Terres Rares (terbium, europium, yttrium, gadolinium, lanthane, cérium) Argent, tantale Existence d une filière de collecte : OUI Existence d une filière de traitement : OUI Démantèlement des écrans pour la valorisation de l aluminium et des plastiques et incinération de la dalle LCD en tant que déchet dangereux. Dalles LCD incinérées, pas de recyclage des métaux rares des écrans LCD. Indium des écrans des téléphones portables récupérés par Umicore (Belgique) Recyclage de In des chutes de production de la couche ITO par Umicore (Etats-Unis) Des techniques de recyclage de l indium sont en développement au Japon et en Chine. En France, deux projets sont au stade de la R&D et un projet porte sur la construction d une unité préindustrielle pour fin Frein organisationnel : difficulté à capter le gisement d écrans LCD - Freins réglementaires : traitement sélectif non imposé aux écrans de surface inférieure à 100 cm 2 taux de recyclage et réutilisation imposés favorisant le recyclage des fractions principales aux dépens des métaux rares présents en faibles quantités - Freins économiques : viabilité économique des procédés de traitement coût du démantèlement manuel des écrans - Leviers réglementaires extension du champ de collecte réglementaire aux écrans d une taille inférieure à 100 cm² privilégier le recyclage des métaux rares ADEME Les écrans LCD 55

56 1. UTILISATIONS Depuis quelques années, les écrans plats remplacent rapidement les écrans cathodiques (CRT). Parmi les écrans plats on distingue les technologies LCD et plasma, mais les écrans LCD sont les plus commercialisés (voir Figure 21). CRT PLASMA LCD Figure 21 : Estimation du nombre de téléviseurs commercialisés en France par technologie (CRT, LCD et plasma) 77 Les écrans LCD (Liquid Crystal Display affichage à cristaux liquides) sont non seulement utilisés pour les télévisions mais aussi pour de nombreux dispositifs portables (ordinateurs, appareils photo, téléphones, etc.). Ils sont également de plus en plus utilisés dans les systèmes d affichage des véhicules. Un écran LCD est composé d une carcasse en plastique dur à l intérieur de laquelle se trouvent les composants électroniques indispensables à son fonctionnement et ce qu on appelle un module LCD (voir Figure 22). Ce module est constitué d un empilement de matériaux qui constituent des couches successives 78 : une carcasse métallique au début et à la fin de l empilement, où est fixé le dispositif de rétro-éclairage (lampes au mercure) ; une dalle LCD : il s agit d un ensemble formé par 2 plaques de verre scellées entre lesquelles se trouvent une fine couche d ITO (oxyde d indium et d étain) et des cristaux liquides ; un cadre plastique qui maintient 3 couches en plastique pour une qualité optique optimale et une plaque plus épaisse en PMMA qui permet de conduire la lumière produite par les lampes à mercure ; une couche de plastique blanc au fond pour réfléchir et homogénéiser la lumière. 77 Source : SIMAVELEC (2010) 78 Recupyl (2010), Etude du recyclage des écrans plats ADEME Les écrans LCD 56

57 Figure 22 : Les composants d un écran LCD 79 Les Terres Rares étaient auparavant utilisées pour les poudres fluorescentes des lampes. Aujourd hui les lampes LED sont de plus en plus utilisées en remplacement. Selon Recupyl, du ruthénium et du rhodium peuvent parfois être utilisés en complément de l indium dans la dalle LCD. Il est cependant difficile d obtenir des informations plus précises concernant la composition des écrans LCD sur le marché car les procédés de fabrication sont confidentiels et très évolutifs. Selon COVED, seule une caractérisation suffisamment représentative d écrans hors d usage pourrait permettre d obtenir ces informations. La nouvelle technologie d écrans plats OLED (Organic Light-Emitting Diode) avec des diodes permettant de s affranchir du système de rétro-éclairage vise à remplacer les écrans LCD à l avenir. Ces écrans contiendront également de l indium 80. Les écrans LCD contiennent de l indium dans la dalle LCD. Les lampes de rétro-éclairage des écrans LCD contiennent des Terres Rares dans les poudres fluorescentes. Ce type de lampe est cependant en train d être remplacé par des lampes LED. A l avenir, les écrans LCD devraient être remplacés par les écrans OLED qui devraient cependant toujours contenir de l indium. 2. FILIÈRE DE COLLECTE 79 Recupyl 80 COVED En France et au niveau européen, la filière de collecte et de traitement des écrans est incluse dans la filière spécifique aux DEEE (déchets d équipements électriques et électroniques) définie par la réglementation. En ce qui concerne les écrans dans les véhicules, il s agit d une application récente dont le gisement est pour l instant négligeable en raison de la durée de vie de véhicules nettement plus longue que celle des téléviseurs et ordinateurs (12 ans pour les véhicules en moyenne en France 81 ). Il n y a pour l instant pas de collecte spécifique prévue 81 www2.ademe.fr/servlet/kbaseshow?sort=-1&cid=96&m=3&catid=14925 ADEME Les écrans LCD 57

58 pour les véhicules et les écrans éventuellement présents dans les VHU sont à ce jour broyés avec le reste du véhicule. La figure ci-dessous résume les différentes étapes de la filière de collecte et de traitement des écrans LCD par la filière DEEE en France. Ces différentes étapes sont explicitées dans les parties suivantes. DEEE ménagers DEEE professionnels Centres de traitement des DEEE Séparation des écrans Entreprises de collecte et démantèlement des écrans Regroupement et démantèlement des écrans Séparation des dalles LCD Centres d incinération des déchets dangereux Incinération de la dalle LCD Figure 23 : Filière de collecte et de traitement des écrans LCD en France 2.1 PRINCIPAUX ACTEURS INTERVENANT DANS LA FILIERE Collecte Trois éco-organismes sont agréés sur la période pour la collecte et le traitement des DEEE ménagers de toute catégorie sauf catégorie 5 (Lampes) : Ecologic Eco-systèmes ERP Les éco-organismes font appel à des collecteurs spécialisés, dont par exemple : Veolia propreté Sita ENVIE 2E Démantèlement des écrans plats Une vingtaine d unités réalisent le démantèlement d écrans en France, dont de nombreuses sont affiliées aux réseaux suivants : COVED (Groupe SAUR) ENVIE 2E ADEME Les écrans LCD 58

59 Traitement des dalles LCD Un acteur exploite actuellement une unité pilote spécifique au traitement des dalles LCD en France : Recupyl Un deuxième acteur vise également la construction d un pilote spécifique au traitement des dalles LCD en France : COVED (Groupe SAUR) COLLECTE Collecte des DEEE Les détails concernant la collecte et le pré-traitement des DEEE sont présentés dans la fiche application Cartes électroniques. Selon Ecologic, la collecte des écrans LCD en fin d usage est très récente et actuellement ce sont toujours majoritairement des écrans à tube cathodique (écrans CRT) qui sont collectés. Collecte des écrans LCD La directive 2002/96/CE (directive DEEE) relative à la collecte sélective des déchets d équipements électriques et électroniques en vue de leur valorisation impose le traitement sélectif systématique des écrans à cristaux liquides d'une surface supérieure à 100 cm². En pratique, les écrans sont collectés en mélange (écrans CRT, plasma, LCD) puis séparés par le prestataire de traitement. Parmi les écrans LCD, seuls ceux des téléviseurs et des ordinateurs sont aujourd hui démantelés selon COVED. Les écrans LCD des petits équipements (petits appareils en mélange PAM) de type téléphones et appareils photo ainsi que ceux présents dans les voitures ne font pas l objet d un traitement sélectif. 2.3 TRAITEMENT La directive 2002/96/CE impose un taux de valorisation de 75 % et un taux de réutilisation et recyclage de 65 % pour les catégories d équipements 3 (équipement d'informatique et de télécommunication) et 4 (matériel grand public) comprenant les équipements avec des écrans. La valorisation inclut la réutilisation par pièces, le recyclage (valorisation matière) et la valorisation énergétique. Il est à noter que ces taux sont calculés sur la masse totale de DEEE traités de la catégorie correspondante. Pré-traitement : le démantèlement des écrans Deux méthodes existent pour le démantèlement des écrans 82 : Démantèlement manuel Les différents éléments sont démantelés à la main par un opérateur qui dévisse les vis de l écran. Les différents composants sont ainsi séparés : - Carcasse métallique - Tubes de rétro-éclairage 82 ADEME Les écrans LCD 59

60 - Cadre plastique - Carte électronique - Dalle LCD - Vis - Câbles - Piles Démantèlement automatisé Les écrans sont acheminés par tapis de convoyage dans un broyeur clos hermétiquement. Dans le broyeur, un système d aspiration permet de capter les émissions de mercures issues de tubes à rétro-éclairage. Les autres matières sont récupérées et triées. Selon COVED et Recupyl, le démantèlement automatisé entraine de plus grandes nuisances que le démantèlement manuel (notamment pollution au mercure des différents composants). D après Ecologic, le coût de traitement des écrans LCD est aujourd hui supérieur à celui des écrans de type CRT. Traitement de la dalle LCD Selon COVED, les dalles LCD collectées sont aujourd hui traitées par incinération dans des unités spécialisées pour les déchets dangereux et ne sont pas valorisées. Dans le cas des PAM (petits appareils en mélange), les équipements sont dépollués de façon manuelle (retrait des piles, accumulateurs, cartouches d encre, etc.) puis broyés. Les différentes fractions sont triées et séparées (verre, plastiques, métaux) puis traitées de façon spécifique. La dalle LCD se retrouve ainsi dans la fraction verre. 3. PANORAMA DES AUTRES PRATIQUES ET DE LA RECHERCHE 3.1 FILIERES EN EUROPE ET DANS LE MONDE DANS LE MONDE Le recyclage au Japon Dans la législation japonaise (Loi sur le Recyclage des Produits Electroménager, Home Appliance Recycling Law), les téléviseurs font partie des équipements électroménagers dont le recyclage est obligatoire (téléviseurs, climatiseurs, et machines à laver). La législation impose également un taux de recyclage de 50 %. La dalle LCD ne rentre cependant pas dans la cible de 50 % de taux de recyclage à l heure actuelle et elle devrait être incluse à partir de Des techniques de recyclage de l indium dans les écrans LCD sont actuellement en développement ADEME (2009), Note de veille Recyclage des métaux rares au Japon ADEME Les écrans LCD 60

61 L entreprise Sharp a développé une technologie de recyclage de l indium par laquelle le métal est dissous dans de l'acide duquel il est ensuite séparé pour être récupéré. Ce procédé génère cependant une grande quantité de résidus liquides polluants 84. Sharp s est par la suite associé au Tokyo Institute of Technology pour développer un procédé plus respectueux de l environnement et a mis au point une nouvelle méthode en Ce nouveau procédé utilise un plasma d air à pression atmosphérique pour graver la couche d ITO et condenser ensuite l indium sur une plaque de verre. L équipe est ainsi parvenue à récupérer 80 % de l indium des écrans LCD 84. L entreprise Akita Rare Metals Co., Ltd. du groupe Dowa a développé un procédé hydrométallurgique de recyclage de l indium issu des plaques utilisées pour transférer le film d oxyde d indium et d étain sur les substrats de verre lors de la production des dalles LCD depuis La capacité de l unité a été augmentée les dernières années jusqu à atteindre une production de 200 tonnes d indium par an actuellement 86. Le recyclage aux Etats-Unis Lors du dépôt de la couche ITO (oxyde d étain et d indium), Umicore récupère les pertes générées et les recycle à l usine de Providence (Etats-Unis), en même temps que les résidus d ITO générés lors de la production des panneaux photovoltaïques à couche mince CIGS. L indium et l étain sont récupérés EN EUROPE Dans le cas particulier des téléphones portables, ils peuvent être, après séparation de leur batterie, traités directement par un recycleur comme Umicore pour la récupération des métaux précieux (voir fiche applications Cartes électroniques). Le type de procédé utilisé par Umicore pour récupérer les métaux précieux permet également de récupérer l Indium contenu dans les dalles LCD des téléphones. Néanmoins, selon Umicore, l efficacité de recyclage de l indium avec ce procédé est variable et dépend du type de déchets traités. Il est à noter que ce type de procédé n est pas utilisé de façon spécifique pour récupérer l indium des dalles LCD pour d autres types d écrans (ordinateurs, téléviseurs). 3.2 RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT Projet Re-LCD (Europe) Porteur du projet : Ecotronics (Autriche) Lieu : - Stade du projet : R&D Etat : Commencé en 2004, terminé en 2006 Le projet avait pour objectif de développer une méthodologie rapide et peu coûteuse pour tester si les écrans LCD fonctionnent encore en vue de leur réutilisation ainsi que de développer une méthodologie pour la réutilisation des écrans. Le projet visait également à développer une technologie de désassemblage des écrans, établir des lignes directrices pour l éco-conception des écrans et à tester les technologies dans une usine pilote Recycling Magazine (Octobre 2009), The non-starter Scrap metal Indium is valuable, indispensable and scarce but is not being recycled in Germany. Why not? ADEME Les écrans LCD 61

62 Cette étude a notamment permis de conclure que lors du démantèlement de l écran, le principal enjeu est de séparer les lampes contenant du mercure car elles confèrent au déchet un caractère dangereux. La méthode permettant le démantèlement le plus efficace et le plus économique est le démantèlement manuel. Projet RM-Pulse (France) Porteur du projet : COVED (filiale de SAUR) Lieu : Riom (Puy-de-Dôme) Stade du projet : R&D Etat : Démarrage envisagé en septembre 2010 pour une durée de 18 mois Ce projet, qui devrait démarrer en septembre 2010, a pour objectif d appliquer au broyage des dalles LCD un procédé d extraction par puissance pulsée déjà existant et actuellement utilisé pour l extraction minière. Ce procédé permettrait un broyage sélectif des différents matériaux composants la dalle qui pourraient ensuite être séparés par tamisage. Le projet vise à la mise au point d un pilote. Le projet débuterait alors par une phase de caractérisation de la composition des dalles LCD. Pour l instant du chrome, du tantale, de l or et de l argent ont été identifiés en plus de l indium. La forme sous laquelle l indium serait récupérée est pour le moment inconnue et le projet devra également étudier les débouchés du produit ainsi obtenu pour finaliser la boucle de recyclage. Le même procédé étudié pour ce projet devrait pouvoir être appliqué aux écrans plasma pour séparer la dalle de verre du châssis en aluminium et permettre ainsi la récupération des poudres fluorescentes contenant des Terres Rares. Il devrait également pouvoir s appliquer aux écrans OLED de la prochaine génération pour récupérer l indium. En parallèle de ce projet et suite aux résultats obtenus par le projet Re-LCD, COVED continue à travailler sur les solutions de démantèlement des écrans. Pilote préindustriel de recyclage de l Indium des écrans LCD (France) Porteur du projet : Recupyl Lieu : Domene (Isère) Stade du projet : Pilote préindustriel Etat : Terminé en janvier 2010 Plusieurs technologies ont été étudiées et le procédé suivant a été retenu : Démontage manuel des écrans. Selon l étude il s agit actuellement du moyen le plus économiquement rentable et le plus favorable pour l environnement. En effet cette technique évite la génération de déchets supplémentaires présentant une certaine toxicité, qui a lieu avec le découpage automatisé. Broyage des dalles LCD Le broyage est effectué avec un broyeur de configuration particulière qui permet de gérer la combinaison verre - polymère - composés organiques visqueux - oxydes minéraux. Dissolution chimique Le broyat subit un traitement chimique par dissolution. La solution est ensuite traitée par électrochimie pour récupérer l indium. ADEME Les écrans LCD 62

63 Le pilote a permis d atteindre un taux d extraction de l indium de 98,3 % 78. Figure 24 : Stratégie de démantèlement des écrans LCD de Recupyl 78 Un brevet sera très prochainement déposé par Recupyl et la société prévoit à l avenir de vendre des licences. Recupyl travaille actuellement au stade industriel de la technologie. Un pilote préindustriel d une capacité d environ écrans par mois devrait être construit d ici fin Cette usine, utilisant le procédé développé par Recupyl, sera exploitée par un industriel partenaire en France, dont l identité n a pas été dévoilée à l heure actuelle 87. En fonction de la pureté de l indium ainsi récupéré, le métal sera réintroduit pour la fabrication de nouveaux écrans ou pour la fabrication de panneaux photovoltaïques. Recupyl n a pas encore une idée précise de la pureté de l indium ainsi récupéré. Projet MEDUSA (France) Porteur du projet : ENVIE 2E Lieu : Lesquin (Nord) Stade du projet : R&D Etat : Commencé en 2009, en cours Ce projet rassemble 7 partenaires, dont des industriels et des laboratoires scientifiques. Les différentes étapes du projet sont les suivantes : Caractériser la composition des écrans ; Mettre au point un procédé de démantèlement des écrans ; Mettre au point un procédé de traitement. La caractérisation de la composition est actuellement en cours. ENVIE 2E travaille à la mise au point d un procédé de démantèlement mixte, à la fois manuel et automatisé. Pour le démantèlement, le projet vise à mettre au point un procédé permettant une séparation efficace des différentes fractions en assurant la dépollution de l équipement et l isolation des différents matériaux pour le recyclage. La caractérisation étant actuellement en cours, les 87 Recupyl ADEME Les écrans LCD 63

64 différents matériaux à récupérer n ont pas encore tous été identifiés, cependant le projet vise déjà la récupération des cristaux liquides, de l indium et des Terres Rares. En ce qui concerne le traitement, l objectif est d aboutir à un recyclage en boucle fermée en réutilisant les cristaux liquides et l indium pour la fabrication de nouveaux écrans. ENVIE 2E n a pour l instant aucune vision sur le degré de pureté des matériaux récupérés et de l indium en particulier. Le recyclage en Chine Des techniques de recyclage de l indium sont également en développement. Dans une étude récente, le démantèlement manuel de l écran a été privilégié et les technologies suivantes ont été sélectionnées pour séparer les polluants et les matériaux recyclables : La séparation de la dalle LCD et du film polarisant par un choc thermique ; La séparation des cristaux liquides entre les feuilles de verre par un nettoyage aux ultrasons ; La séparation de l indium sur le verre par dissolution 88. En conclusion, plusieurs projets de recherche portent sur le recyclage des écrans plats en France. Parmi les projets identifiés, trois portent sur l ensemble du traitement des écrans, depuis le démantèlement jusqu à la récupération des métaux rares. Un projet (RM-Pulse) portant uniquement sur le traitement de la dalle LCD devrait être lancé dans les prochains mois. Le projet porté par Recupyl vient d être terminé et devrait aboutir à la construction d une unité industrielle fin Deux autres projets sont au stade de R&D (RM-Pulse et MEDUSA). Les projets identifiés sont principalement orientés sur la récupération de l indium mais l opportunité de récupérer d autres métaux rares (tantale, argent, Terres Rares) n est pas écartée dans les projets identifiés (RM-Pulse, MEDUSA). 4. FREINS AU RECYCLAGE ET PISTES D ACTION 4.1 FREINS AU RECYCLAGE EN FRANCE Suite à l étude de l état actuel de la filière de collecte et de traitement des écrans LCD, l indium semble être pour l instant être l objet prioritaire de la recherche dans le monde et en France. Les freins suivants ont ainsi été identifiés pour le recyclage de l indium : Frein organisationnel : difficulté à capter le gisement d écrans LCD Selon Recupyl, afin d assurer le développement d une filière efficace de recyclage de l Indium des écrans LCD, il est nécessaire d assurer un approvisionnement suffisant en écrans aux unités de traitement. Or, à ce jour, peu d écrans LCD sont collectés ne permettant pas d assurer un volume critique aux installations de traitement. A noter toutefois : le gisement des écrans LCD en fin d usage est actuellement en cours d apparition. 88 J. Li, S. Gao, H. Duan et L. Liu (2009), Recovery of valuable materials from waste liquid crystal display panel, Waste Management ADEME Les écrans LCD 64

65 Frein réglementaire : traitement sélectif non imposé aux écrans de surface inférieure à 100 cm 2 La réglementation n impose actuellement pas le traitement sélectif des écrans d une taille inférieure à 100 cm² et ainsi selon COVED un gisement non négligeable échappe au traitement sélectif. Pour l instant seuls les écrans des téléviseurs et des ordinateurs sont collectés de façon sélective. Frein réglementaire : taux de recyclage et réutilisation imposés favorisant le recyclage des fractions principales aux dépens des métaux rares présents en faibles quantités La réglementation impose actuellement un taux de valorisation de 75 % et un taux de réutilisation et recyclage de 65 % pour les catégories d équipements 3 (équipement d'informatique et de télécommunication) et 4 (matériel grand public) comprenant les équipements avec des écrans. Cependant l indium est présent en quantités trop faibles dans les écrans pour peser sur ces taux. Frein économique : viabilité économique des procédés de traitement L indium est présent en quantité très faible dans les écrans ce qui constitue une difficulté technique. Selon Recupyl, parmi les procédés à l étude pour la récupération de l indium, certains ne permettent pas d atteindre un taux de récupération suffisant pour assurer leur viabilité économique. Frein économique : coût du démantèlement manuel des écrans Selon COVED, la solution de démantèlement automatisé par broyage pourrait être préférée pour des raisons économiques. En effet, celle-ci est moins onéreuse que le démantèlement manuel et permet de récupérer le verre et l aluminium et ainsi d assurer un taux de valorisation suffisant pour être en accord avec la législation. Le mercure entrainerait cependant une pollution des différentes fractions et les métaux rares dont l indium en particulier seraient trop dilués dans les broyats pour être récupérables. 4.2 PISTES D ACTION Comme précisé en introduction du présent rapport, les freins et leviers concernant la collecte des DEEE n ont pas fait l objet d investigations particulières. Aussi ne sont présentées ici que les pistes d action permettant de lever les freins réglementaires et économiques mentionnés ci-dessus. Toutefois, on peut mentionner la nécessité de mieux capter le gisement des écrans LCD à venir, et la possibilité pour ce faire de sensibiliser les consommateurs au geste de tri via de larges campagnes de communication par exemple. Levier réglementaire : extension du champ de collecte réglementaire aux écrans d une taille inférieure à 100 cm² - Objectif : Lever le frein «Champ de collecte restreint» - Principe : Etendre l obligation de traitement sélectif aux écrans de taille inférieure à 100 cm². - Avantages : Cette mesure permettrait d étendre la collecte sélective des écrans LCD aux téléphones portables, appareils photo et autres équipements de petite taille. - Limites : Effectuée de façon manuelle, cette opération induirait des coûts très importants en raison de la complexité de l opération. En effet, la taille des équipements concernés, leur variété, ainsi que la diversité des procédures de séparation de la dalle LCD pour les différents types d équipements induirait des difficultés supplémentaires par rapport à la procédure actuelle de démontage des écrans des téléviseurs et des ordinateurs. ADEME Les écrans LCD 65

66 Levier réglementaire : privilégier le recyclage des métaux rares - Objectif : Lever les freins «Taux de recyclage et réutilisation imposés», «Coût du démantèlement manuel» et «Viabilité économique des procédés de traitement». - Principe : En complément du taux de valorisation et du taux de recyclage et de réutilisation imposés, la réglementation DEEE pourrait inclure une clause fixant des objectifs de récupération des métaux rares présents. - Avantages : Cette clause permettrait d inciter le recyclage des métaux rares, qui sont présents en quantités trop faibles pour peser sur les taux de recyclage et de réutilisation mais dont les ressources sont limitées. Le recyclage des dalles serait ainsi encouragé plutôt que de procéder à leur incinération. Une telle mesure pourrait en effet stimuler la recherche de procédés alternatifs tant en termes de démantèlement que de traitement. - Limites : La rédaction de cette clause nécessiterait une sélection des métaux rares à prendre en compte, selon des critères à définir. Pour pouvoir adopter une telle mesure, il est par ailleurs nécessaire que les technologies pour le recyclage de ces métaux soient disponibles. ADEME Les écrans LCD 66

67 Les lampes fluo-compactes Principales utilisations Gisements de métaux collectables en France en Eclairage domestique (lampes fluo-compactes) - Eclairage collectif (tubes fluorescents) Terbium : < 25 t Europium : < 25 t Yttrium : > 120 t Gadolinium : < 25 t Lanthane : < 25 t Cérium : < 25 t Autres métaux présents - Etat des lieux de la collecte et du traitement du produit en France Etat des lieux du recyclage des métaux rares en France Autres pratiques dans le monde Etat des lieux de la recherche Freins Existence d une filière de collecte : OUI, taux de collecte de 32% en 2008 Existence d une filière de traitement : OUI, 100% des lampes collectées sont traitées Enfouissement systématique des poudres fluorescentes contenant les Terres Rares en CET1. Procédé de recyclage utilisé en Europe à la fin des années 2000, abandonné depuis. VALOPLUS (France) : projet de recherche sur la séparation des poudres pour réutilisation, ou pour l extraction des Terres Rares en vue d une application industrielle Recherche universitaire (Asie) : mise au point de techniques de séparation des poudres en laboratoire - Frein économique : coût du traitement direct des poudres - Frein technique : difficulté de la séparation des poudres Pistes d action - Levier économique : intensifier la recherche appliquée ADEME Les lampes fluo-compactes 67

68 1. UTILISATIONS Les Terres Rares sont utilisées dans les poudres fluorescentes des lampes fluo-compactes (lampes trichromatiques) et les tubes fluorescents («néons»), considérés indifféremment dans la suite de la présente fiche. Ces poudres ont la capacité d émettre de la lumière visible sous excitation UV. Elles représentent approximativement 3% de la masse de ces lampes. A noter que les premières générations de lampes à économie d énergie utilisaient des halophosphates, et ne contenaient pas de Terres Rares. Ces lampes sont toujours utilisées, surtout dans les pays émergents 89. Figure 25 : Lampe fluo-compacte 90 et tube fluorescent 91 Les lampes fluo-compactes sont aussi appelées lampes trichromatiques car les poudres fluorescentes utilisées sont en réalité un mélange (de composition variable, et souvent gardée secrète) de plusieurs poudres, chacune correspondant à une couleur (luminophores) : Luminophores bleus : BAM (BaMgAl 10 O 17 :Eu 2+ ) ou (Ba,Sr)MgAl 10 O 17 :Eu 2+,Mn 2+ Luminophores verts : LAP ((La,Ce,Tb)PO 4 ) ou CAT ((Ce,Tb)MgAl ) ou GdMgB 5 O 10 :Ce 3+,Tb 3+ Luminophore rouge : YOX Y 2 O 3 :Eu 3+ Par exemple, les luminophores donnant la couleur verte peuvent être de formule chimique (La,Ce,Tb)PO 4 (contient du lanthane, du cérium et du terbium) ou (Ce,Tb)MgAl (contient du cérium et du terbium) ou encore GdMgB 5 O 10 :Ce 3+,Tb 3+ (contient du gadolinium, du cérium et du terbium). Le mélange des trois couleurs donne alors du blanc. Les pertes sont estimées faibles pendant la fabrication des poudres. En effet, le rendement de production est estimé entre 90 et 97 %. En France, seul Rhodia produit des luminophores, les pertes se retrouvent donc dans les matières en suspension de l usine de La Rochelle (voir fiche métaux Terres Rares). Les fabricants de lampes n étant par ailleurs pas présents en France, cette fiche se concentre sur la problématique des produits en fin d usage. 89 Rhodia 90 commons.wikimedia.org, auteur : Sun Ladder 91 ADEME Les lampes fluo-compactes 68

69 2. FILIERE DE COLLECTE ET DE TRAITEMENT EN FRANCE 2.1 PRINCIPAUX ACTEURS INTERVENANT DANS LA FILIERE Collecte Récylum ( est le seul éco-organisme agréé pour la collecte et le recyclage des DEEE de catégorie 5 (lampes usagées). Cinq prestataires logistiques couvrant le territoire français sont chargés de l enlèvement des conteneurs : Coved, Envie 2E, Praxy, Sodicome, Valdelec. Traitement Actuellement, six prestataires de traitement travaillent pour le compte de Récylum, traitant aujourd hui quelques centaines de tonnes chacun 92 : Citron (tubes et lampes) Le Havre (Seine-Maritime) Coved (tubes et lampes) Riom (Puy-de-Dôme) Indaver (tubes et lampes) Belgique Lumiver (tubes) Seclin (Nord) Remondis (tubes et lampes) Saint Thibaut (Aube) SARP (tubes) Limay (Yvelines) 2.2 COLLECTE Toutes les lampes (DEEE de la catégorie 5) sont considérées comme des DEEE ménagers 93 (pour plus d informations sur l organisation de la filière DEEE, voir la fiche application Cartes électroniques). Dans le cadre de la Responsabilité Elargie du Producteur, les producteurs doivent prendre en charge l enlèvement et le traitement des lampes usagées, via un organisme agréé (Récylum), ou éventuellement par un dispositif individuel DEEE agréé (à ce jour, aucun dispositif de la sorte n est agréé 94 ). Les distributeurs sont par ailleurs tenus de reprendre gratuitement les produits usagés de leurs clients dans le cadre de la reprise «1 pour 1» (comme pour tous les DEEE). Certaines enseignes de grande distribution mettent également un «meuble de collecte» en libre accès. A l identique de ce qui se fait pour les piles et accumulateurs, il n est alors pas nécessaire d effectuer un achat pour rapporter une lampe usagée. En 2008, t de lampes et tubes usagés ont été collectés 94. Récylum évalue le taux de collecte à 32%. 95. Les tubes et lampes fluo-compactes collectés représentent environ t soit près de 90 % du total collecté Récylum, Rapport d activité Arrêté du 13/07/06 pris en application de l'article 2 du décret n du 20 juillet 2005 relati f à la composition des équipements électriques et électroniques et à l'élimination des déchets qui en sont issus 94 ADEME, Rapport annuel DEEE année Rhodia ADEME Les lampes fluo-compactes 69

70 2.3 TRAITEMENT TRAITEMENT DES LAMPES ET DEVENIR DES TERRES RARES Il existe deux procédés de recyclage des lampes 96 : Le broyage : les poudres fluorescentes sont récupérées par tamisage, puis enfouies. La Figure 26 ci-dessous détaille les principales étapes du procédé. Figure 26 : Procédé de recyclage des lampes par broyage 96 Le découpage/soufflage (ne s applique qu aux tubes) : les extrémités métalliques des tubes sont découpées. Les poudres fluorescentes sont alors soufflées puis enfouies (Figure 27 ci-dessous) ADEME Les lampes fluo-compactes 70

71 Figure 27 : Procédé de recyclage des tubes par découpage/soufflage 96 Ainsi, dans les deux cas, les poudres fluorescentes ne sont pour l instant pas recyclées. Le procédé de broyage ne permet pas de récupérer des poudres pures, puisqu elles contiennent par exemple des débris de verre ; par contre, selon Rhodia, le procédé de découpage/soufflage permettrait de récupérer les poudres. Néanmoins, des poussières s ajoutent probablement aux poudres lors du procédé de recyclage car, d après les analyses menées par le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) qui mène actuellement une étude sur le sujet (voir paragraphe 3.2), des éléments étrangers y sont retrouvés, ce qui relativise l avantage de ce procédé. Les tubes et les lampes sont recyclés selon le même procédé, mais dans des lignes différentes car le type de verre est différent 97. Enfin, le taux de recyclage est supérieur à 90 % : les poudres (< 3 %) sont enfouies et les plastiques (< 4 %) font l objet d une valorisation énergétique. Aujourd hui, et suite à la directive européenne 2008/1102/CE qui recommande l enfouissement du mercure plutôt que son recyclage, Récylum demande à ses recycleurs d enfouir les poudres fluorescentes non démercurisées en CET de classe 1 après stabilisation 98. Le mercure devant dans tous les cas être enfoui, cette méthode présente l avantage d éviter l étape énergivore de distillation pour séparer le mercure des poudres fluorescentes. Récylum précise que lorsqu un procédé de valorisation des poudres sera mis au point, des recommandations pourront être données aux recycleurs afin de privilégier la valorisation à l enfouissement. Les poudres fluorescentes sont enfouies en CET1. Les Terres Rares ne sont donc pas valorisées. 97 Citron 98 Récylum, rapport d activité 2008 ADEME Les lampes fluo-compactes 71

72 2.3.2 TRAITEMENT DES POUDRES FLUORESCENTES : PROCEDE DE VALORISATION EXISTANT A l heure actuelle les poudres ne sont pas valorisées. Toutefois Rhodia a mis au point un procédé de récupération, non utilisé aujourd hui et qui pourrait être opérationnel rapidement. Cependant, son coût de mise en œuvre reste un frein majeur. Ainsi, recycler le mélange de poudres fluorescentes à l issue des procédés de broyage ou de découpage /soufflage n est pas aisé. En effet, la réutilisation de mélange de poudres sans discrimination préalable de celles-ci est difficile compte tenu de la variabilité des compositions des poudres récupérées (différents types de luminophores), des additifs mélangés 99. Rhodia a donc mis au point un procédé chimique permettant d obtenir, à partir des poudres, un concentré de Terres Rares dont les éléments devront ensuite être séparés (même procédé que pour le minerai naturel). L enjeu est alors économique car retraiter ce concentré fait appel à un procédé complexe multi-étapes qui a un coût. Ce concentré est composé des Terres Rares suivantes : La, Ce, Eu, Tb, et Y. Parmi ces Terres Rares, le terbium est un élément stratégique dont les ressources sont limitées et dont le recyclage est essentiel au développement, notamment des lampes à économie d énergie. Récylum souligne également l importance de l yttrium, qui se trouve en grandes quantités dans les lampes fluo-compactes. A l heure actuelle, Rhodia étudie activement l industrialisation d un tel procédé. Une telle unité permettrait de mobiliser en France un gisement conséquent provenant de France mais aussi de l étranger. Dans un souci de sécurisation de l approvisionnement de l industrie française, le projet revêt donc un caractère stratégique particulier, d autant plus qu aucune structure similaire n existe actuellement dans le monde. Néanmoins, la question du financement et de la viabilisation économique d un tel dispositif n ont pas été résolus à ce jour. 3. PANORAMA DES AUTRES PRATIQUES ET DE LA RECHERCHE 3.1 FILIERES EN EUROPE ET DANS LE MONDE Procédé de traitement utilisé en Europe à la fin des années 2000 Pour les tubes, et à l initiative des fabricants de lampes, un procédé de reconnaissance de poudres (détection optoélectronique) a été développé en Europe pour séparer les poudres selon la nature des constituants et les recycler (projet conduit par Philips et Indaver en 2006, puis arrêté selon Rhodia). Ce procédé de reconnaissance aurait été installé et utilisé pendant quelque temps dans plusieurs sociétés de retraitement à travers l Europe. Pour des raisons de viabilité économique (le surcoût généré étant trop important), cette technique a été abandonnée. Aux Etats-Unis : filière similaire à la filière européenne Aux Etats-Unis, la collecte et le traitement des lampes contenant du mercure est imposée par une loi fédérale, et la filière est semblable à celle existant en France 100. Le traitement est similaire : la plupart des éléments sont récupérés. Les poudres sont démercurisées, mais ne sont pas valorisées ADEME Les lampes fluo-compactes 72

73 Absence de recyclage des poudres dans le reste du monde D après le BRGM, les techniques de traitement chimiques développées par Rhodia sont certainement maîtrisées par d autres acteurs à travers le monde, mais il est peu probable que les poudres soient traitées de cette manière. Et il n existerait pas d autre technique de traitement pour le moment. 3.2 RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT Nom du projet : VALOPLUS Porteur du projet : Rhodia, BRGM, INPL, CREED Lieu : - Stade du projet : R&D Etat : Phase 1 sur 2 Un projet financé par l Agence Nationale de la Recherche d une durée de 36 mois a commencé début 2009 avec Rhodia, le BRGM, l Institut National Polytechnique de Lorraine et le Centre de Recherches pour l Environnement, l Energie et le Déchet (CREED, Veolia Environnement, basé à Limay dans les Yvelines). L étude a pour but de recycler les luminophores eux-mêmes, c'est-à-dire les composés YOx, LAP, et BAM sans être obligé de faire passer les Terres Rares dans toutes les étapes d attaque, séparation, fabrication de la poudre luminescente. Une fois ces composés séparés, il s agirait de les remélanger dans les proportions souhaitées pour obtenir la poudre fluorescente 102. Pour cela, il est nécessaire de séparer les différents types de luminophores (phase 1 du projet, en cours). Les poudres démercurisées qui sortent de l usine de recyclage sont un mélange des différents luminophores utilisés dans toutes les lampes qui ont été traitées. En plus, on y trouve des débris de verre suite au broyage, des déchets métalliques, de certains éléments étrangers ayant contaminé les poudres lors du procédé de recyclage, ainsi que certains résidus de lampes à incandescence non séparées du flux malgré le tri, et enfin le peu de LED actuellement en fin d usage et qui est actuellement traité avec les lampes fluo-compactes et les tubes. La purification des poudres est aujourd hui maîtrisée, et c est la séparation des différents luminophores (par des méthodes physiques) qui est l étape la plus délicate. Lorsque cette étape sera maitrisée, l idée est de recombiner les différents luminophores pour en faire de nouvelles poudres fluorescentes pour la fabrication de nouvelles lampes, à condition que ceux-ci n aient pas perdu leurs propriétés à cause du vieillissement (phase 2). Dans le cas contraire (ce qui est le plus probable), un traitement chimique sur les luminophores séparés est envisageable pour en récupérer les Terres Rares. Une fois la séparation effectuée, le traitement chimique est beaucoup moins coûteux que le traitement des poudres mélangées. A terme, le procédé a vocation à être implémenté dans les usines de recyclage (en France et à l étranger, Veolia possède des usines aux Etats-Unis par exemple) pour vendre les luminophores séparés aux industriels du secteur. D après la littérature spécialisée, c est actuellement le projet le plus en pointe dans le domaine. Certaines équipes japonaises et chinoises travaillent actuellement sur la même idée, la séparation physique des différents luminophores, mais sur des produits purs (la composition de la poudre est réalisée en laboratoire), alors que le projet VALOPLUS concerne des poudres 102 Il n est pas possible de réutiliser la poudre issue de l usine de recyclage telle quelle car les poudres de toutes les lampes traitées s y retrouvent en mélange. On n a donc plus les bonnes proportions de chaque luminophores, et peuvent subsister des éléments étrangers. ADEME Les lampes fluo-compactes 73

74 réelles sortant des usines de recyclage de Veolia 103,104. L efficacité de séparation des poudres peut atteindre plus de 90 % en laboratoire. Récylum suit le projet et indique que la problématique des Terres Rares dans les poudres fluorescentes connait un regain d intérêt depuis deux ans, et que quelques acteurs en Europe s intéressent à la valorisation des poudres, sans plus de détails disponibles. 4. FREINS AU RECYCLAGE ET PISTES D ACTION Avec un taux de collecte des lampes de 32 % en 2008, il y a un potentiel de développement exploitable. Une récente enquête du magazine Que Choisir 105 met notamment en cause les distributeurs. Selon cette enquête, 44 % des magasins visités ont refusé, par ignorance ou par mauvaise volonté, de reprendre une lampe fluo-compacte usagée lors de l achat d une nouvelle. Néanmoins, sous l impulsion de l éco-organisme Récylum, le taux de collecte est en augmentation constante et rapide. Des mesures pour lever ce frein sont donc déjà en cours d application et ne seront pas mentionnées ici. 4.1 FREINS AU RECYCLAGE EN FRANCE Parmi les freins suivants identifiés, les plus importants sont ceux portant sur les techniques de recyclage (freins économique et technique) : Frein économique : coût du traitement direct des poudres La technique existant à l heure actuelle pour valoriser les poudres fluorescentes consiste à les retraiter chimiquement comme du minerai, pour en extraire les Terres Rares (technique développée par Rhodia). D après les experts interrogés, cette technique est coûteuse et n est pas envisageable au cours actuel des matières premières. Frein technique : difficulté de la séparation des poudres L autre piste envisagée est de séparer physiquement les différents luminophores (BAM, etc.) présents dans les poudres pour ensuite leur appliquer individuellement un traitement chimique et en extraire les Terres Rares. A ce stade, le frein est technique car les solutions pour purifier puis séparer les luminophores ne sont pas encore au point, ni en France, ni à l étranger. Ce frein pourrait éventuellement devenir un frein économique malgré tout si le procédé mis en œuvre s avérait trop coûteux. 4.2 PISTES D ACTION Levier économique : intensifier la recherche appliquée - Objectif : Lever les freins «Coût du traitement direct des poudres» et «Difficulté de la séparation des poudres» - Principe : Lancer des projets de recherche pour trouver des solutions techniques permettant de recycler les poudres fluorescentes, par exemple par séparation des différents luminophores. 103 A. Otsuki, G. Dodbiba, A. Shibayama, J. Sadaki, G. Mei et T. Fujita (2008), Separation of Rare Earth Florescent Powder by Two- Liquid Flotation using Organic Solvents, The Japan Society of Applied Physics 104 M.Guangjun, R. Peng, M. Matsuda et T. Fujita (2009), Separation of Red, Blue and Green Rare Earth Phosphors by Liquid/Liquid Extraction, Journal of Wuhan University of Technology-Mater 105 Que Choisir n 482 (juin 2010) ADEME Les lampes fluo-compactes 74

75 - Avantages : Cette mesure permettrait de développer une méthode, viable économiquement, de recyclage des poudres fluorescentes. - Limites : Les modalités de financement seraient à déterminer. ADEME Les lampes fluo-compactes 75

76 ADEME Les lampes fluo-compactes 76

77 Les LED (ou DEL) Principales utilisations Gisements de métaux collectables en France en 2008 Autres métaux présents Etat des lieux de la collecte et du traitement du produit en France Etat des lieux du recyclage des métaux rares en France Autres pratiques dans le monde Etat des lieux de la recherche Freins Pistes d action - Témoins lumineux dans les équipements électriques et électroniques - Lasers et lampes Gallium : Donnée non disponible Germanium : Donnée non disponible (mais quantités faibles car les LED sont une technologie récente avec une longue durée de vie, en particulier pour les lampes) Indium, Terres Rares (yttrium, cérium) Existence d une filière de collecte : OUI pour les lampes (quelques dizaines de kilos par an), OUI pour les autres utilisations, il y a une collecte des cartes électroniques mais pas de séparation des LED Existence d une filière de traitement : NON, quelle que soit l utilisation Lampes à LED non traitées spécifiquement en France, suivent la filière des tubes, pas de recyclage du gallium ni du germanium LED traitées avec les cartes électroniques, gallium et germanium dans les scories du procédé, non récupérés. Aucun projet identifié en Europe ou dans le monde au cours de l étude Pour toutes les LED : - Frein technique : évolution constante et confidentialité des technologies Pour les LED issues des lampes : - Frein technique : absence de procédé de recyclage dédié aux lampes à LED Pour les LED issues des DEEE hors lampes : - Frein économique : difficulté de séparation des LED des équipements électroniques - Frein technique : incompatibilité du procédé de récupération des métaux précieux avec la récupération du gallium et du germanium Pour toutes les LED : - Levier organisationnel : associer les producteurs de LED à la recherche de solutions pour le recyclage Pour les LED issues des lampes : - Levier économique : inciter la recherche pour le développement de procédés de recyclage des lampes à LED Pour les LED issues des DEEE hors lampes : - Leviers économiques : inciter la recherche pour la séparation des LED des cartes électroniques, inciter la recherche pour la récupération du gallium et du germanium des LED des DEEE hors lampes. ADEME Les LED 77

78 1. UTILISATIONS Le sigle DEL est une abréviation pour diodes électroluminescentes (light-emitting diode LED). Il s agit d un composant électronique à base de semi-conducteur 106 dans un boitier en plastique ou en verre, émettant de la lumière lorsqu il est parcouru par un courant électrique. Figure 28 : Exemple de LED rouges 107 Les DEL sont utilisées pour des applications variées : Témoins lumineux ; Faisceaux laser ; Feux de signalisation ; Lampes à LED. Parmi ces applications, l utilisation des LED pour l éclairage devrait augmenter de 37 % par an dans les prochaines années et l utilisation des LED pour les flashes de téléphones portables de 23 % par an STRUCTURE Les LED peuvent adopter des formes variées selon la forme du matériau plastique qui les encapsule (résine). Les plus courantes sont rondes. La Figure 29 donne une représentation schématique de la structure d une LED. 106 Matériau aux propriétés intermédiaires entre isolant et conducteur 107 commons.wikimedia.org, auteur : Aney 108 UNEP (2009), Critical Metals for Future Sustainable Technologies and their Recycling Potential ADEME Les LED 78

79 Figure 29 : Structure d une LED C est uniquement le dé de la LED qui est constitué d un matériau semi-conducteur. Plusieurs types de composés à base de métaux rares peuvent être utilisés en tant que semiconducteurs : arséniure de gallium ou de germanium (GaAs, GeAs), nitrure de gallium (GaN), composés à base d indium (GaInN, GaInP), etc. Plus rarement, certaines LED ne contiennent pas de métaux rares (SiC par exemple, ou AlN qui émet dans l UV 109 ). La couleur de la lumière émise dépend du composé utilisé. Selon les proportions de chaque élément, un même composé peut permettre d obtenir différentes couleurs. Ainsi, les LED de la série LX 3369 d Osram sont toutes composées de GaAlP (gallium, lluminium, phosphore) et existent en rouge, vert ou jaune 110. Les technologies de LED sont actuellement en plein développement, en constante évolution et très protégées par les fabricants. Selon Récylum, l accès à l information sur les LED est ainsi très limité et les données relatives à leur composition et à leur teneur en gallium et germanium ne sont pas disponibles à ce stade. 1.2 LES LED BLANCHES En principe, une LED n émet qu une seule couleur, ce qui la rend adaptée pour certaines utilisations comme dans les feux de signalisation. Pour être utiles dans l éclairage, il est nécessaire d obtenir une lumière blanche. Deux techniques sont utilisées actuellement 111 : La technique dite RGB, classique pour d autres dispositifs, et qui consiste à obtenir du blanc par superposition de plusieurs couleurs (nécessite donc des diodes de différents types). Le mélange des couleurs étant difficile à réaliser et couteux, cette méthode est utilisée pour les applications haut-de-gamme (téléviseurs haut-de-gamme, éclairage intérieur). L utilisation du phénomène de fluorescence permet, à partir d une diode bleue (InGaN ou GaN majoritairement) ou ultra-violette, d obtenir du blanc. Il s agit, dans le cas de la diode bleue, d ajouter un fin revêtement d une substance phosphorescente (en général Y 3 Al 5 O 12 :Ce, appelé YAG, qui contient deux Terres Rares : yttrium et cérium) qui transforme une partie du rayonnement bleu en rayonnement jaune. Ainsi, la lumière émise est bleu et jaune, ce qui donne une impression de blanc. C est cette technique qui est actuellement la plus utilisée, en particulier pour les applications bas-de-gamme (téléviseurs, ordinateurs, Osram, Notice technique ADEME Les LED 79

80 éclairage public et commercial, automobile). Si on utilise une diode ultra-violette, alors le procédé est analogue à celui utilisé dans les lampes fluo compactes : on utilise des luminophores à base de Terres Rares qui transforment le rayonnement UV en rayonnement visible. Figure 30 : Une lampe à LED pour l éclairage LA TECHNOLOGIE OLED Des LED à base de composés organiques et non à base de métaux sont actuellement en développement (OLED), principalement pour une application aux écrans plats de prochaine génération (écrans OLED). Certains de ces écrans existent déjà dans le commerce. Pour le moment, du fait de leur faible efficacité lumineuse et de leurs courtes durées de vies, les OLED ne sont pas utilisées pour l'éclairage. Dans ce type de diode, le matériau semi-conducteur étant un composé organique, il n y a pas de métaux rares. Les LED sont une application en plein développement, principalement à base de gallium et de germanium mais dont la composition exacte n est pas connue. Les LED à base de gallium sont majoritaires et l utilisation du germanium dans les LED est nettement plus faible. Le germanium serait utilisé uniquement pour les applications à haute luminosité. Une augmentation de 10 % par an de la consommation du gallium pour la fabrication de LED est attendue dans les années à venir. On retrouve globalement les LED dans les EEE (lampes et autres). 2. FILIERE DE COLLECTE ET DE TRAITEMENT EN FRANCE A ce stade, il existe une filière de collecte uniquement pour les lampes. Les LED utilisées pour d autres applications sont collectées avec les cartes électroniques mais elles ne font pas l objet d une séparation spécifique. 112 commons.wikimedia.org ADEME Les LED 80

81 2.1 PRINCIPAUX ACTEURS INTERVENANT DANS LA FILIERE Collecte des lampes Récylum ( est l éco-organisme agréé sur la période pour la collecte et le traitement des DEEE ménagers de catégorie 5, les lampes. Cinq prestataires logistiques sont chargés de l enlèvement des conteneurs : Coved Envie 2E Praxy Sodicome Valdelec Traitement des lampes Actuellement, six prestataires de traitement réalisent le traitement de tous les types de lampes pour Récylum : Citron (tubes et lampes) Le Havre (Seine-Maritime) Coved (tubes et lampes) Riom (Puy-de-Dôme) Indaver (tubes et lampes) Belgique Lumiver (tubes) Seclin (Nord) Remondis (tubes et lampes) Saint Thibaut (Aube) SARP (tubes) Limay (Yvelines) DEEE autres que lampes Les acteurs intervenant sont les mêmes que ceux évoqués dans la fiche application Cartes électroniques. 2.2 COLLECTE Collecte des lampes Il est à noter que toutes les lampes (DEEE de la catégorie 5) sont considérées comme des DEEE ménagers 113. La filière de collecte repose sur le principe de l apport volontaire des détenteurs (professionnels et particuliers) à un point de collecte (voir Figure 31). En 2008, tonnes de lampes (lampes halogènes, lampes fluo-compactes, lampes à sodium, etc.) ont été collectées par Récylum avec un taux de collecte réel de 32 % 94. Selon Récylum, les quantités de lampes à LED collectées s élèvent actuellement à quelques dizaines de kilos seulement chaque année. La quantité très faible de lampes à LED collectée peut s expliquer par le fait que leur mise sur le marché est très récente. De plus, les lampes à LED ont la particularité d avoir une durée de 113 Arrêté du 13/07/06 pris en application de l'article 2 du décret n du 20 juillet 2005 relati f à la composition des équipements électriques et électroniques et à l'élimination des déchets qui en sont issus ADEME Les LED 81

82 vie très longue comparativement aux autres lampes ( à h pour une lampe à LED contre à h pour une lampe fluo-compacte). Selon Récylum, les lampes à LED ont ainsi des durées de vie annoncées par les constructeurs de 20 à 25 ans et les quantités collectées ne devraient pas être significatives avant une dizaine d années. Figure 31 : Filière de collecte des lampes 114 Collecte des DEEE autres que les lampes Les détails concernant la collecte et le pré-traitement des DEEE sont présentés dans la fiche application Cartes électroniques. En tant que composés électroniques, les LED sont soudées sur une carte électronique. Les LED présentes dans les DEEE autres que les lampes ne font en pratique pas l objet d un traitement sélectif et restent ainsi soudées sur une carte électronique ou prises dans le reste de l équipement (dans la structure en plastique par exemple). Retirer les LED des cartes électroniques pour un traitement sélectif engendrerait des coûts supplémentaires car il s agirait d une opération complexe en raison de leur petite taille. Selon Ecologic, cette opération pourrait être en revanche moins complexe que pour les condensateurs au tantale (voir fiche application Condensateurs au tantale) car les LED sont soudées mais elles dépassent plus largement de la surface de la carte électronique. 2.3 TRAITEMENT Traitement des LED issues des lampes A ce stade, le gisement de lampes à LED étant très faible (quelques dizaines de kilos chaque année), elles ne font pas l objet d un traitement spécifique dédié. Selon Récylum, les lampes à LED sont ainsi traitées avec les lampes fluo-compactes. Les lampes à LED sont donc broyées et les différentes fractions (métaux et verre) récupérées. Les quantités concernées étant très faibles, il est difficile de déterminer avec précision où se retrouvent le gallium et le germanium des LED à l issue de ce traitement. Selon Récylum, il n est pas envisagé de développer un procédé de traitement spécifique aux lampes à LED avant que le gisement n augmente de façon significative, c est à dire dans plusieurs années ADEME Les LED 82

83 Traitement des LED issues des DEEE autres que les lampes Lorsque les LED restent soudées à une carte électronique, elles suivent alors la voie de traitement de ces dernières. Qu il s agisse de lampes à LED ou d autres DEEE, les LED ne font à ce jour pas l objet de traitements spécifiques. Le gallium et le germanium ne sont à ce jour pas récupérés et se retrouvent mélangés à d autres fractions de matériaux dans le cas des lampes ou dans les scories dans les cas des DEEE autres que les lampes (voir le paragraphe 3.1). 3. PANORAMA DES AUTRES PRATIQUES ET DE LA RECHERCHE 3.1 FILIERES EN EUROPE ET DANS LE MONDE Aucune filière de traitement spécifique aux lampes LED en fin d usage et aucune filière de collecte et de traitement des LED issues des DEEE n ont été identifiées au cours de l étude. Traitement des LED issues des DEEE autres que les lampes Les LED soudées à une carte électronique suivent la voie de traitement de ces dernières et sont ainsi traitées en Belgique, en Allemagne, en Suède ou au Canada (voir la fiche application Cartes électroniques). A l issue du procédé de traitement des cartes électroniques, le gallium et le germanium ne sont pas récupérés et se retrouvent dans les scories. Recyclage de déchets de production Le recyclage des déchets de production est cependant réalisé. Recapture Metals Limited réalise par exemple le recyclage de différents composés de gallium (GaAs, GaP, InGaAs, InGaP) 115 dans ses usines de Peterborough en Ontario (Canada) et Blanding en Utah (Etats- Unis). 3.2 RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT Aucun projet relatif au recyclage du gallium et du germanium des LED en fin d usage n a été identifié au cours de l étude. 4. FREINS AU RECYCLAGE ET PISTES D ACTION Suite à l étude de l état actuel de la collecte et du traitement des LED, il apparait que trois cas sont à distinguer : Les freins et pistes d action pour le recyclage des métaux rares issues des LED en général, Les freins et les pistes d action pour le recyclage des métaux rares issus des lampes à LED, ADEME Les LED 83

84 Les freins et pistes d action pour le recyclage des métaux rares issus des LED des DEEE autres que les lampes. 4.1 FREINS AU RECYCLAGE EN FRANCE Freins au recyclage des métaux rares issus des LED en général Frein technique : évolution constante et confidentialité des technologies Les technologies des LED ne sont pas encore matures et il est actuellement très difficile d obtenir des informations précises concernant leur composition et leur teneur en métaux rares. De plus, de nouvelles technologies sont en développement (technologies OLED par exemple n utilisant pas de gallium et de germanium), c est pourquoi il est actuellement délicat d établir des prévisions en termes de gisements à long terme. Les recycleurs ne disposent donc pas des éléments techniques indispensables à la mise en place d une filière de recyclage. Freins au recyclage des métaux rares issus des lampes à LED Frein technique : absence de procédé de recyclage dédié aux lampes à LED A ce stade, il n existe pas de procédé dédié au recyclage des lampes à LED pour la récupération du gallium et du germanium. Les faibles volumes de lampes à LED actuellement collectées sont ainsi traités en mélange avec d autres types de lampes. Freins au recyclage des métaux rares issus des LED des DEEE autres que les lampes Frein économique : difficulté de séparation des LED des équipements électroniques Les LED présentent la particularité d être de taille très réduite. Comme d autres composants (condensateurs par exemple, voir la fiche application Condensateurs au tantale), elles sont soudées sur les cartes électroniques et leur petite taille rend ainsi leur extraction délicate. Cette opération serait ainsi très coûteuse car elle nécessiterait éventuellement la formation de personnel et surtout beaucoup de temps pour la réaliser. Cette étape constitue donc aujourd hui un frein économique à la séparation des LED des cartes électroniques des DEEE (autres que les lampes) et à leur traitement de façon sélective. Frein technique : incompatibilité du procédé de récupération des métaux précieux Les procédés actuellement utilisés pour le recyclage des métaux précieux ne permettent pas la récupération de métaux comme le gallium et le germanium (ainsi que le tantale, voir la fiche application Condensateurs au tantale). Le gallium et le germanium se retrouvent ainsi dans les scories à l issue du procédé et il n existe actuellement pas de procédé permettant de les récupérer des scories. Les métaux précieux sont ainsi recyclés au détriment du gallium et du germanium. 4.2 PISTES D ACTION Levier pour le recyclage des métaux rares issus des LED en général Levier organisationnel : associer les producteurs de LED à la recherche de solutions pour le recyclage - Objectif : Lever le frein «Evolution constante et confidentialité des technologies» ADEME Les LED 84

85 - Principe : Une démarche commune pour la recherche de solutions de recyclage pourrait être réalisée avec les producteurs de LED. Cette démarche pourrait prendre la forme d un groupe de travail ou d une association comme dans le cas de PV Cycle pour la collecte des panneaux photovoltaïques. - Avantages : Cette mesure permettrait d avoir une meilleure connaissance des produits et des teneurs en métaux rares (gallium et germanium) afin de développer les procédés nécessaires à une véritable filière de collecte et traitement des LED pour la récupération du gallium et du germanium des lampes en particulier. - Limites : Les LED sont majoritairement produites en dehors de l Europe par des fabricants asiatiques, ce qui pourrait constituer une difficulté pour les associer à une démarche commune. De plus, ce secteur en développement est très concurrentiel, ce qui pourrait constituer une difficulté supplémentaire pour associer les producteurs de LED à la démarche. Leviers pour le recyclage des métaux rares issus des lampes à LED Levier économique : inciter la recherche pour le développement de procédés de recyclage des lampes à LED - Objectif : Lever le frein «Absence de procédé de recyclage dédié aux lampes à LED» - Principe : Lancer des projets de recherche pour trouver des solutions techniques permettant de recycler les lampes à LED et de récupérer les métaux rares gallium et germanium. - Avantages : Cette mesure permettrait d étudier et de développer éventuellement différentes solutions techniques spécifiques au recyclage des lampes à LED pour lesquelles une filière de collecte existe déjà. Il pourrait être envisagé de traiter ce type de lampe de façon sélective tout comme c est actuellement réalisé avec les tubes (voir la fiche application Lampes fluo-compactes). Les lampes à LED pourraient ainsi être séparées des autres lampes en entrée de flux. - Limites : Les modalités de financement seraient à déterminer. Leviers pour le recyclage des métaux rares issus des LED des DEEE autres que les lampes Levier économique : inciter la recherche pour la séparation des LED des cartes électroniques - Objectif : Lever le frein «Difficulté de séparation des LED des cartes électroniques» - Principe : Lancer des projets de recherche pour trouver des solutions techniques permettant de séparer les LED des cartes électroniques issues des DEEE à moindre coût. - Avantages : Cette mesure permettrait d étudier et de développer éventuellement différentes solutions techniques, pour améliorer le démontage manuel ou pour mettre en place un nouveau procédé non manuel. Selon Ecologic, les LED pourraient être relativement facile à séparer des cartes électroniques car elles dépassent en surface des cartes électroniques. En revanche la complexité réside dans leur taille très réduite. - Limites : Les modalités de financement seraient à déterminer. ADEME Les LED 85

86 Levier économique : inciter la recherche pour la récupération du gallium et du germanium des LED des DEEE hors lampes en fin d usage - Objectif : Lever le frein «Incompatibilité du procédé de récupération des métaux précieux» - Principe : Lancer des projets de recherche pour trouver des solutions techniques permettant soit : soit de récupérer le gallium et le germanium et les métaux précieux par un même procédé ; soit de récupérer le gallium et le germanium des scories issues du procédé actuel de recyclage des métaux précieux. - Avantages : Cette mesure permettrait d étudier et de développer éventuellement différentes solutions techniques et de comparer leurs performances techniques et économiques, en s affranchissant du coût a priori important d une séparation préalable. - Limites : Les modalités de financement seraient à déterminer. ADEME Les LED 86

87 Les panneaux photovoltaïques Principales utilisations Gisements de métaux collectables en France en 2008 Utilisés afin de récupérer une partie du rayonnement solaire pour le convertir en électricité. Installés sur les bâtiments ou dans des champs. A grande échelle, on parle de «centrales photovoltaïques». Argent (Ag) Technologie silicium cristallin Indium (In) Technologies silicium amorphe, CIS, CIGS Gallium (Ga) technologies CIGS, cellules à haut rendement Germanium (Ge) Technologies silicium amorphe, cellules à haut rendement Ces gisements sont quasi nuls compte tenu des dates d installation et des durées de vie des panneaux. Ils deviendront significatifs d ici une vingtaine d années. Autres métaux présents / Etat des lieux de la collecte et du traitement du produit en France Etat des lieux du recyclage des métaux rares en France Autres pratiques dans le monde Etat des lieux de la recherche Freins Pistes d action Existence d une filière de collecte : OUI, mise en place progressive en 2010 à l initiative des producteurs Existence d une filière de traitement : NON, traitement à l étranger pour silicium cristallin et CdTe et OUI à partir de 2012 pour CdTe (usine First Solar) Actuellement aucun recyclage des métaux rares contenus dans les panneaux photovoltaïques Association PV Cycle (Europe) : programme volontaire de collecte et de recyclage des panneaux photovoltaïques financé par les producteurs PV Recycling (Etats-Unis) : entreprise visant à organiser la collecte et le traitement des panneaux en fin d usage Sunicon (Allemagne) : valorisation des panneaux en Si cristallin Ag récupéré First Solar (Allemagne et Etats-Unis) : valorisation des panneaux en CdTe ne contient aucun des métaux considérés dans cette étude Umicore (Allemagne et Etats-Unis) : - Ag des chutes de production des cellules en silicium cristallin recyclé - In des chutes de production de la couche ITO des cellules en silicium amorphe recyclé - In, Ga des chutes de production des couches minces CIGS recyclés Recupyl (France) : Recyclage des panneaux en silicium amorphe récupération de Ag et In Brookhaven National Laboratory (Etats-Unis) : 2 projets de recherche sur le recyclage des panneaux à couche mince de type CIGS récupération de In - Frein technique : évolution constante des technologies - Frein organisationnel : organisation d un système de collecte performant - Frein économique : complexité du traitement et coût associé - Leviers organisationnels : associer les producteurs à la recherche de solutions pour le recyclage, créer un consortium européen pour le recyclage des panneaux en fin d usage. - Levier réglementaire : instaurer une participation obligatoire du producteur aux frais de recyclage ADEME Les panneaux photovoltaïques 87

88 1. UTILISATIONS Un panneau solaire photovoltaïque est un dispositif, constitué de cellules photovoltaïques, destiné à récupérer une partie du rayonnement solaire pour le convertir en électricité. Il existe aussi des panneaux solaires thermiques (capteurs solaires) qui convertissent l énergie lumineuse reçue en chaleur pour être utilisée sous forme d eau chaude. La présente fiche traite uniquement des panneaux photovoltaïques. Figure 32 : Panneaux photovoltaïques 116 Un panneau photovoltaïque (module) est un assemblage de plusieurs cellules photovoltaïques. Il existe différentes technologies pour les cellules photovoltaïques, qui ne font pas toutes appel à l utilisation de métaux rares. 1.1 CELLULES A BASE DE SILICIUM CRISTALLIN Les panneaux photovoltaïques composés de cellules à base de silicium cristallin (wafers monocristallin ou polycristallin) sont majoritaires (environ 85 % de parts de marché à l heure actuelle 117 ). Ce sont les premiers panneaux qui ont été développés. L efficacité des cellules est bonne (entre 14 et 17 % pour les cellules en silicium polycristallin et entre 16 et 22 % pour les cellules en silicium monocristallin) 118, mais leur coût relativement élevé (du fait de la production du silicium en phase cristalline) a conduit au développement d autres technologies. Ces cellules contiennent peu de métaux rares, et la proportion est à la baisse. Une cellule standard contient entre 0,004 % et 0,006 % en masse d argent LES TECHNOLOGIES A COUCHE MINCE Ces modules consistent en un support, le substrat (souvent en verre ou en plastique), supportant une fine couche de matériau semi-conducteur. Selon le type de matériau utilisé, on distingue les modules à 120 : 116 Crédit photo : Olivier Sébart/ADEME 117 PV Cycle 118 EPIA 119 Study on the development of a take back and recovery system for photovoltaic products, commandé par EPIA, BSW et BMU et cofinancé par PVCYCLE, EPIA, BSW et BMU ADEME Les panneaux photovoltaïques 88

89 Sur base de silicium : silicium amorphe (a-si) et micromorphe (une combinaison de silicium amorphe et silicium microcristallisé - a-si/µc-si) Cadmium Tellure (CdTe) Cuivre-Indium/Gallium-Diselenure/Disulfure (CIS/CIGS selon la présence de gallium) Ces technologies à couche mince représentent environ 15 % de parts de marché actuellement (10 % en ), la grande majorité étant les modules CdTe, a-si et a-si/µc-si. L efficacité est moindre que pour les technologies à wafers en silicium 122 mais les coûts de production sont également inférieurs. Pour cette dernière raison, ces panneaux sont amenés à occuper une place de plus en plus importante dans le futur. L Öko-Institut prévoit une croissance de 30 % à 35 % par an pour la quantité de panneaux solaires installée dans le monde, avec une augmentation très rapide de la nouvelle technologie CIGS. Ainsi, un article de Metal Pages évaluait à t la quantité d indium primaire qui serait consommé en 2010 par l industrie photovoltaïque 123. Les cellules a-si et µc-si peuvent éventuellement contenir du germanium (utilisé comme semiconducteur avec le silicium), de l indium (sous forme ITO à une électrode) et de l argent (électrode) en faible quantité. Les cellules CdTe n en contiennent pas 119. Ce sont les cellules CIGS et CIS qui représentent le plus gros potentiel de gisement de métaux rares (indium, gallium). 1.3 LES CELLULES A HAUTE EFFICACITE Il existe un autre type de cellules, à base de germanium cristallin. Sur le wafer en germanium, qui est le substrat, sont déposées une ou plusieurs couches de semi-conducteurs (par exemple l arséniure de gallium GaAs). Chaque couche absorbe une partie du rayonnement solaire. L efficacité est donc nettement supérieure (30 à 40 %) 124. Cette technique, dite «multijonctions», était à l origine utilisée pour les applications spatiales. Son coût, du fait du prix du germanium et de celui de l arséniure de gallium, est élevé. Avec des cellules à triples jonctions, l efficacité peut encore être améliorée. Ainsi, avec GaInP et GaInAs sur un substrat en germanium, une équipe du Fraunhofer Institut a atteint une efficacité de 41,1 % 125. Signalons aussi que des substrats en GaAs sont parfois utilisés. Enfin, aux Etats-Unis, Brush Wellman, l un des principaux producteurs de Béryllium, travaille actuellement avec de nombreux producteurs sur des cellules à couche mince CdTe sur un substrat en oxyde de béryllium (BeO). Ces cellules peuvent atteindre un rendement de 40 %. La technologie est toujours en développement. Il est à noter que le substrat peut-être facilement enlevé pour être recyclé. La récupération du béryllium est donc a priori aisée 126. L installation de dispositifs de concentration de la puissance solaire (CPV), qui concentrent la lumière sur un espace plus petit grâce à un jeu de lentilles ou de miroirs, devrait stimuler la demande pour ce genre de cellules à haute efficacité. Dans ce type de technologies, actuellement en développement ou aux tous premiers stades de la commercialisation, les teneurs en métaux rares sont plus importantes (du fait de la composition du substrat). 121 EPIA (2008), Solar Generation V à 8 % pour le a-si, 7 à 9 % pour a-si/µc-si, 7 à 11 % pour le CI(G)S et % pour CdTe (données EPIA) 123 Metal Pages (26/06/2008), Behind the quite face of Indium Brush Wellman ADEME Les panneaux photovoltaïques 89

90 1.4 LE CAS DES CELLULES CIS ET CIGS Dans ces cellules, la couche de semi-conducteurs est en Cuivre-Indium-Soufre (CIS) et a une épaisseur de 2 à 3 µm. Lorsqu on remplace tout ou partie du soufre par du Sélénium, environ 30 % de l indium est substitué par du Gallium (CIGS)(voir Figure 33). Figure 33 : Schéma de modules CI(G)S commerciaux 127 La couche active, celle qui contient les métaux rares («Absorber» sur la Figure 33), ne représente qu 1 % de la masse totale d un panneau, la quasi-totalité étant concentrée dans le substrat (ici en verre), l encapsulant et le revêtement de surface en verre également (Figure 34 l encapsulant est une couche en polymère qui permet de fixer les différents éléments du panneau). Typiquement, un panneau de 1 m² pèse entre 17 kg et 20 kg et ne contient qu une dizaine de grammes de CIGS. Notons que dans le cas des panneaux souples en CIGS, qui ont vocation à être installés sur des surfaces non planes, le verre (rigide) est remplacé par un substrat en polymère plus fin et léger (voir Figure 35). Le panneau est au final plus léger et la couche active est donc un peu plus importante en proportion. Figure 34 : Coupe d un panneau photovoltaïque ici le substrat est du verre Study on the development of a take back and recovery system for photovoltaic products, commandé par EPIA, BSW et BMU et cofinancé par PVCYCLE, EPIA, BSW et BMU. ADEME Les panneaux photovoltaïques 90

91 Figure 35 : Le dirigeable à panneaux solaires Néphélios utilise des panneaux CIGS souples (en noir sur le dessus) pour une puissance de 2,4kWc 128 Ces cellules ne représentent à l heure actuelle qu environ 1 % du marché. La technologie est très récente (moins de 5 ans) et il est difficile de prévoir pour le moment si elle s imposera ou non à terme. Selon les technologies, certaines étant encore en développement, les panneaux photovoltaïques peuvent donc contenir en faible quantité les métaux rares suivant : Argent : silicium cristallin et silicium amorphe Indium : silicium amorphe et CI(G)S Gallium : CIGS et cellules à haut rendement (potentiellement en quantité importante) Germanium : silicium amorphe (en quantité négligeable) et cellules à haut rendement (potentiellement en quantité importante) 2. FILIERE DE COLLECTE ET DE TRAITEMENT EN FRANCE Afin de mieux comprendre les enjeux du recyclage en France, le paragraphe suivant donne un aperçu des différents acteurs de l industrie photovoltaïque. En particulier, il faut bien distinguer les producteurs de cellules (peu présents en France), dont l activité génère des chutes de production contenant des métaux rares, des producteurs de modules qui achètent des cellules déjà fabriquées pour les assembler et dont les déchets de production ne contiennent pas ces métaux. 2.1 L INDUSTRIE PHOTOVOLTAÏQUE EN FRANCE L installation massive de panneaux photovoltaïques en France est récente. Ainsi, à fin décembre 2008, le parc installé et raccordé au réseau était de 48 MWc 129 (en métropole), et il 128 Source : La puissance-crête d une installation photovoltaïque (exprimée en kwc en général) est la puissance maximale (capteurs bien orientés, bien inclinés, sans ombrage) qu elle peut produire sous un ensoleillement standard de 1000 W/m² à 25 C. Dix mètres carrés de modules courants développent une puissance-crête d un kilowatt, soit environ une énergie de 900 kwh à Lille et de kwh à Nice, par an. Cette unité a l avantage de permettre une comparaison des différents modules entre eux. ADEME Les panneaux photovoltaïques 91

92 est passé à 200 MWc à fin décembre 2009, soit une croissance de plus de 300 %. Signalons que plus de MWc étaient en attente de raccordement au réseau par ERDF fin 2009, contre 500 MWc un an plus tôt 130. Le Grenelle de l environnement fixe l objectif de MWc installés à l horizon D après une récente étude de l ADEME, le nombre d emplois dans l ensemble de la filière photovoltaïque est passé de à lors de l année 2008 (estimation) 131. En 2009, d après le groupement français des professionnels du solaire photovoltaïque (SOLER), le marché intérieur lié aux équipements du solaire photovoltaïque a atteint environ 1,5 milliards d euros. Au 10 février 2010, SOLER comptait 265 membres dans les différents métiers de la filière (voir Figure 36). Figure 36 : Les différents métiers de la filière du photovoltaïque 132 Recherche et développement Outre les projets menés par les industriels, la recherche sur le photovoltaïque s articule en France autour de programmes regroupant des grands établissements publiques (CNRS, CEA, etc.) et des industriels. Créé en 2006, l Institut National de l Energie Solaire (INES) regroupe le CEA, le CNRS, l Université de Savoie et le CSTB 133 et a pour objectifs, entre autres, de devenir un centre d excellence en recherche solaire, et de soutenir les transferts technologiques vers les partenaires industriels. Par ailleurs, EDF, le CNRS et Chimie ParisTech ont créé en 2005 l Institut de Recherche et de Développement sur l Energie Photovoltaïque (IRDEP), basé à Chatou (Yvelines). L IRDEP est notamment spécialiste des nouvelles technologies, incluant CIS et CdTe. Enfin, on peut également citer le consortium PV Alliance (EDF EnR, Photowatt International, et CEA) dont la mission est le développement puis la production de cellules photovoltaïques à haut rendement. PV Alliance est d autre part partenaire du projet de recherche Solar Nano Crystal pour la production de cellules à haut rendement. 130 SOLER (2010), Etat du parc solaire photovoltaïque au 31 décembre 2009, d après les données ERDF 131 ADEME (2009), Marchés, emplois et enjeu énergétique des activités liées aux énergies renouvelables et à l efficacité énergétique Situation Source : SER-SOLER 133 Centre Scientifique et Technique du Bâtiment ADEME Les panneaux photovoltaïques 92

93 Production de cellules Les producteurs de cellules sont peu nombreux en France. On peut citer Photowatt, basé à Bourgoin-Jallieu (Isère), qui est un important producteur de cellules à base de silicium polycristallin (capacité : 70 MWc), ou Free Energy qui produit des cellules et modules en couche mince de type silicium amorphe sur son site de Lens (Pas-de-Calais). La production est en majorité utilisée en interne pour la fabrication de modules. Certaines initiatives voient également le jour, telle S tile, une start-up basée à Poitiers, qui compte s appuyer sur une technologie maison de fabrication des wafers en silicium pour ouvrir une chaîne de production à l horizon 2012 d une capacité de 5 MWc 134. Production de modules Plusieurs producteurs de modules photovoltaïques sont basés en France. La plupart achète des cellules à l étranger (notamment au producteur allemand Q-CELLS) pour les assembler en panneaux. Par exemple, la société Fonroche Energie, basée à Roquefort (Lot-et-Garonne), a une capacité de production de panneaux à base de Silicium cristallin de 90 MWc. Saint- Gobain, via Saint-Gobain Solar, produit des panneaux photovoltaïques CIGS destinés aux distributeurs et aux intégrateurs. L activité de production de modules est en plein développement. Citons par exemple Voltec Solar qui a ouvert fin 2009 une usine de production de panneaux à silicium cristallin à Dinsheim sur Bruche (Bas-Rhin) d une capacité de 25 MWc et prévoit une capacité de 100 MWc pour 2012, ou encore First Solar (numéro un mondial pour les panneaux à couche mince, technologie CdTe) qui va construire à Blanquefort (Gironde) sa deuxième usine européenne, d une capacité de 100 MWc (ouverture en 2012). Installation des panneaux Pour l installation de solutions photovoltaïques, en parallèle des grands énergéticiens français (EDF via EDF EnR, GDF Suez via INEO) exercent des sociétés spécialisées, telle EVASOL, qui se revendique le 1 er installateur solaire en France. Recyclage L annuaire des fabricants et fournisseurs de l industrie photovoltaïque 2010 mentionne deux acteurs : Arena Technologies et Recupyl. Arena Technologies, basé dans les Bouches-du- Rhône, assure le recyclage des chutes de production des wafers en silicium (capacité : 150 t / mois). Recupyl, situé à Domène (Isère), travaille actuellement sur un projet de R&D visant au recyclage des panneaux photovoltaïques (voir paragraphe 3.2). 2.2 COLLECTE La collecte des panneaux photovoltaïques en fin d usage n est régie par aucun texte réglementaire à ce jour. Il existe deux types de systèmes de collecte : individuel (géré par le producteur directement) et collectif (géré par un groupement d acteurs). Mise en place d un système de gestion collective Actuellement, il n y a pas de législation en place concernant les déchets de panneaux en fin d usage. PV Cycle 135, une association créée en juillet 2007 à l initiative de certains producteurs de panneaux photovoltaïques et basée à Bruxelles, se donne pour objectif de mettre en place un programme volontaire de reprise et de recyclage des panneaux photovoltaïque en Europe ADEME Les panneaux photovoltaïques 93

94 Elle va donc proposer un Accord Environnemental à la Commission Européenne sur la base du plan d action "Simplifier et améliorer l'environnement réglementaire" 136. Tous les membres de PV Cycle se sont mis d accord sur les termes de cet Accord lors de leur assemblée générale du 15 décembre 2009 et sur le financement du système à long terme lors de leur assemblée générale du 8 juin Il est donc prévu que le texte final soit signé par tous les Membres de PV Cycle avant la fin de l été 2010, avant d être envoyé à la Commission Européenne. PV Cycle, est construite sur le modèle des éco-organismes français et compte aujourd hui 99 membres qui cotisent, dont 84 producteurs 137. Ils représentent plus de 85 % du marché européen des panneaux photovoltaïques. PV Cycle vise dans son Accord entre autres à collecter dans des points de collecte tous les panneaux installés avant le 1er janvier 2010 et tous les panneaux des membres de PV Cycle installés après cette date et à recycler 85 % de ces volumes collectés d ici à décembre 2015, de manière gratuite pour l utilisateur 138. Les premières installations massives de panneaux ayant eu lieu au début des années 2000, et la durée de vie de ces panneaux étant estimée à 25 ans, les premières vagues de panneaux en fin d usage à collecter sont attendues vers D ici-là, les quantités de panneaux défectueux (production, transport, installation, garantie) à collecter augmenteront et constitueront l essentiel des panneaux à recycler. Les points de collecte ont commencé à se mettre en place début 2010 en Europe. Au 16 juin 2010, on en comptait une 54 localisés dans toute l Europe dont 23 certifiés par PV Cycle. Ces points de collecte sont surtout des distributeurs et des installateurs. Certains producteurs le sont également, même si leurs structures sont moins adaptées d un point de vue logistique. Figure 37 : Localisation des points de collecte certifiés de PV Cycle au 16 juin 2010 (copyright PV Cycle a.i.s.b.l.) A l heure actuelle, PV Cycle n a pas encore d idée du maillage qui sera obtenu. L objectif est d avoir un point de collecte à moins de 50 km de distance du consommateur. Pour les projets industriels, l enlèvement sur place est envisageable. C est a priori la seule initiative collective à ce jour en Europe. 136 Ce plan, adopté le 5 juin 2002, a pour objectif est de permettre «d'avoir judicieusement recours à d'autres solutions que des mesures législatives, sans menacer les dispositions du Traité ni les prérogatives du législateur». Il est précisé que «la Commission sera stricte pour fixer des objectifs ambitieux et contrôler rigoureusement les résultats obtenus, mais [qu ]elle soutiendra aussi les efforts véritables qui seront consentis pour obtenir des progrès méritoires par le biais d'accords volontaires.» 137 La contribution est de 0,24 /kg pour Environmental Agreement PV Cycle (pas encore publié) ADEME Les panneaux photovoltaïques 94

95 Initiatives individuelles existantes En parallèle, First Solar, leader mondial sur le marché de la production de panneaux photovoltaïques à couche mince, a également mis en place un système totalement préfinancé de collecte et de recyclage des panneaux de ses clients : le montant estimé de collecte et de traitement est prélevé à l achat et un audit annuel permet de confirmer la viabilité du système. 2.3 TRAITEMENT A ce jour, la seule unité de traitement répertoriée par SOLER en France est la société Arena Technologie qui recycle certaines chutes de production. Les métaux rares contenus dans les panneaux ne sont pas récupérés PANNEAUX EN FIN D USAGE Il n existe pas d unité de traitement des panneaux en fin d usage en France à l heure actuelle. Néanmoins, la future usine First Solar de Blanquefort (Gironde), dont l ouverture est prévue pour 2012, comportera une unité de recyclage de panneaux CdTe. Ces panneaux ne contiennent aucun des métaux rares étudiés. Les panneaux en Silicium cristallin et CdTe collectés peuvent être traités en Europe (voir paragraphe 3.1). Il n existe pas de technique commerciale pour les autres technologies, notamment pour les panneaux CIGS qui contiennent de l indium et du gallium CHUTES DE PRODUCTION Il y a en France peu de producteurs de cellules photovoltaïques, et la technologie appliquée est majoritairement à base de silicium cristallin (voir paragraphe 2.1). Les activités de production de panneaux à partir de cellules déjà fabriquées ne génèrent a priori pas de chutes de production pour les cellules puisque ces dernières sont déjà mises en forme. En France, la société Arena Technologie recycle les chutes de production des wafers en silicium, c'est-à-dire seulement de la partie en silicium d une cellule, sur laquelle n ont pas été insérés les autres éléments. Il n y a donc pas d argent récupérable. Le gisement de métaux rares issu des chutes de production est faible en France étant donné le petit nombre de producteurs de cellules et les technologies utilisées. Le gisement issu des panneaux en fin d usage sera significatif d ici une vingtaine d années. Il n y a pas en France de technique existant à l heure actuelle permettant le recyclage des métaux rares. Aucune unité de recyclage des panneaux en fin d usage n existe, et la seule unité de recyclage des chutes de production concerne le recyclage des chutes de productions des wafers en silicium qui ne contiennent pas de métaux rares visés par la présente étude. ADEME Les panneaux photovoltaïques 95

96 3. PANORAMA DES AUTRES PRATIQUES ET DE LA RECHERCHE 3.1 FILIERES EN EUROPE ET DANS LE MONDE Des procédés industriels existent à la fois pour les modules à couche mince et en silicium cristallin en Europe. Cas des modules à silicium cristallin : Sunicon SolarWorld, via sa filiale Sunicon, possède une usine de recyclage des modules à silicium cristallin basée à Freidberg (Allemagne) d une capacité de t / an. Jusqu à présent, le procédé utilisé était le suivant : Traitement thermique à 600 C ; Séparation manuelle des cellules ; Traitement chimique pour enlever le revêtement ; Cristallisation du silicium purifié obtenu pour la construction de nouvelles cellules. Pour faire face à l augmentation des volumes traités et à la variété des modules, Sunicon a mené avec PV Cycle un projet en 2009 (projet Chevetogne) sur le recyclage de panneaux en silicium monocristallin installés en 1983 à Chevetogne (Belgique). Les résultats sont présentés dans le tableau suivant : Entrée (kg) Proportion (%) Sortie (kg) Efficacité (%) Verre 5,93 65,82 5,75 96,96 Plastique 0,94 10,43 valorisation énergétique Cellules 0,26 2,89 0,22 84,62 Cuivre 0,09 1,00 0,07 77,78 Aluminium 1,58 17,54 1,58 100,00 Connecteurs 0,21 2,33 valorisation énergétique Total 9,01 100,00 7,62 84,57 Tableau 3 : Efficacité de recyclage de panneaux photovoltaïques (projet Chevetogne) 139 Avec ce procédé, les matières organiques sont traitées lors de l étape thermique. Le traitement chimique est plus poussé, et l étape de séparation des composants est automatisée, ce qui permet une meilleure efficacité et assure une plus grande capacité de traitement. Ce projet a montré la viabilité du procédé qui va donc être utilisé à l usine de Freidberg. Le procédé prévoit par ailleurs le décapage (stripping) de l argent présent sur la surface du verre. L argent est ensuite récupéré du bain de décapage puis affiné dans une affinerie d argent classique 140. PV Cycle prévoit également de faire appel dans un avenir proche à une usine située en Espagne. 139 Source : PV Cycle 140 Umicore ADEME Les panneaux photovoltaïques 96

97 Cas des modules à couche mince CdTe : First Solar 141 First Solar, premier producteur mondial de modules à couches minces, a développé aux Etats- Unis un procédé de recyclage des panneaux CdTe, qui s applique aux chutes de production et aux panneaux en fin d usage. Après broyage des panneaux, un traitement hydrométallurgique permet de séparer la couche semiconductrice (en CdTe) du verre. Au final, 95 % de la couche semiconductrice (Te et Cd) est récupérée pour la fabrication de nouveaux panneaux, ainsi que 90 % du verre. Au total, 90 % de la masse des panneaux est recyclée. Toutes les usines First Solar possèdent une unité de recyclage. En Europe, ce procédé est actuellement utilisé dans l usine de Francfort (Allemagne) et sera également mis en œuvre en France dans la future usine de Blanquefort (Gironde) en Filière en développement aux Etats-Unis En parallèle de PV Cycle, à vocation européenne, se développe PV Recycling 142 dont l objectif est la collecte et le traitement des chutes de production et des panneaux en fin d usage dans le monde. A la différence de PV Cycle, PV Recycling est une entreprise indépendante des producteurs qui a vocation à leur vendre ses services. Cette initiative semble actuellement être encore en phase exploratoire. Recyclage des chutes de production chez Umicore Umicore recycle les chutes de production de cellules photovoltaïques pour différents types de technologies 143 : Silicium cristallin : les résidus contenant de l argent générés lors de la production des cellules sont envoyés à l usine de Pforzheim (Allemagne) pour recycler l argent. Silicium amorphe : lors du dépôt de la couche ITO (oxyde d étain et d indium), les pertes sont récupérées pour être recyclées à l usine de Providence (Etats-Unis), en même temps que les résidus d ITO générés lors de la production des écrans LCD. L indium et l étain sont récupérés. CIGS : Les résidus de CIGS générés lors de la production de cellules par la méthode dite PVD (physical vapour deposition) peuvent être recyclés à l usine de Hoboken (Belgique) pour récupérer le cuivre, l indium, et le sélénium. Un développement récent (2009), qui n a pas encore été mis en service, permettra de récupérer également le gallium. Ces éléments récupérés peuvent alors être utilisés entre autres pour la production de nouvelles cellules CIGS. Ce ne sont pas des fractions de cellules complètes qui sont recyclées dans ces étapes, mais les résidus de matière utilisée lors du procédé de fabrication. Ainsi, ces techniques ne seraient pas transposables en l état au traitement de panneaux en fin d usage. Des techniques dédiées devraient par conséquent être développées. 141 Photovoltaic Recycling Scoping Workshop (11/06/2009), Overview of First Solar s module collection and recycling program 142 pvrecycling.com 143 Umicore ADEME Les panneaux photovoltaïques 97

98 3.2 RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT Recyclage des panneaux à couche mince de type a-si Porteur du projet : Recupyl Lieu : France Stade du projet : Recherche Etat : Début En France, la société Recupyl travaille actuellement sur un projet de R&D visant au recyclage des panneaux photovoltaïques type a-si, pour en récupérer le silicium, l indium et l argent. Ce projet se poursuivra jusqu à fin juin 2012 et doit déboucher sur la création d un pilote industriel. Ce sont des techniques hydrométallurgiques qui sont mises en œuvre, analogues à ce qui est étudié pour le cas des écrans plats (voir la fiche application Ecrans LCD) puisque l indium s y trouve sous la même forme (ITO). Recyclage des panneaux à couche mince de type CdTe et CIGS 144 Porteur du projet : Brookhaven National Laboratory Lieu : Etats-Unis Stade du projet : Recherche Etat : Information non disponible Le procédé mis en place concerne à la fois les cellules CdTe et CIGS. Après broyage, le traitement hydrométallurgique des fragments par dissolution dans de l acide sulfurique permet de séparer le verre, qui sera lavé et récupéré, du lixiviat contenant du tellure, du cadmium, du cuivre, du fer, de l indium, du gallium et du sélénium. Une série d opérations chimiques sur ce lixiviat permet alors de récupérer le cuivre, le tellure, et le cadmium (sous forme métal après électrolyse). La solution d acide sulfurique est réutilisée. Plus de 99,9 % du cadmium est récupéré par ce procédé. Les travaux sont encore en cours sur la purification des métaux récupérés. Recyclage des panneaux à couche mince de type CIGS 144 Porteur du projet : Brookhaven National Laboratory Lieu : Etats-Unis Stade du projet : Recherche de partenaires industriels Etat : En cours En parallèle, le Brookhaver National Laboratory étudie un procédé de recyclage de l indium et du sélénium contenus dans les modules CIGS. Le principe est similaire, mais le procédé est cette fois spécifique aux modules CIGS, et permet de récupérer l indium sous forme métallique après électrolyse, ainsi que le sélénium ADEME Les panneaux photovoltaïques 98

99 Les projets de R&D en cours sont principalement axés sur la récupération de l argent et de l indium pour les technologies à base de silicium amorphe et CI(G)S. Aucun projet propre au recyclage du germanium ou du gallium n a été identifié. 4. FREINS AU RECYCLAGE ET PISTES D ACTION 4.1 FREINS AU RECYCLAGE EN FRANCE Le recyclage des panneaux photovoltaïques en France est une problématique d avenir. Pour l heure, la quantité de panneaux arrivant en fin d usage est faible et les industriels du recyclage n attendent pas de volumes conséquents avant une vingtaine d années. Concernant les chutes de production, elles sont majoritairement concentrées au niveau de la production de cellules, secteur encore peu développé en France. Pour les technologies les plus anciennes et les plus répandues (cellules à silicium cristallin, couches minces CdTe), des techniques de recyclage existent déjà. Ces panneaux ne contiennent pas (CdTe) ou très peu (silicium cristallin) de métaux rares concernés par cette étude (indium, gallium, germanium, argent). La problématique du recyclage de ces métaux repose donc principalement sur les technologies plus récentes (CIGS et haute performance) pour lesquelles les procédés de recyclage n existent pas encore en phase industrielle. L enjeu est d autant plus important que plusieurs études, telle celle menée par le Brookhaven National Laboratory, prévoient un développement conséquent de ces technologies, plus riches en métaux rares, dans les années à venir. Frein technique : évolution constante des technologies Les différentes technologies de panneaux photovoltaïques sont encore en développement et comme le signale PV Cycle, il est difficile de prédire laquelle s imposera aux autres. C est pourquoi les investissements ne sont pas réalisés trop en amont concernant le recyclage. Les acteurs attendent quelques années pour avoir une meilleure visibilité. Frein organisationnel : organisation d un système de collecte performant L application du principe de la Responsabilité Elargie du Producteur se met actuellement en place de manière volontaire au travers de l association PV Cycle qui regroupe la majorité des producteurs. Les objectifs fixés sont supérieurs à ceux fixés par la directive REP la plus rigoureuse (DEEE) afin d une part de prouver que légiférer sur ce sujet n est pas nécessaire et d autre part de répondre au souhait des consommateurs qui, en installant des panneaux photovoltaïques, souhaitent investir dans un produit réellement «vert». Néanmoins, compte tenu du peu de volume de déchets à collecter et à recycler à l heure actuelle, mettre en place un programme volontaire de collecte et de traitement peut soulever certaines difficultés. L efficacité et la pérennité d un tel dispositif volontaire reste donc à démontrer. Une évaluation du système sera effectuée non seulement par PV Cycle et son comité de pilotage, mais également par la Commission Européenne d ici à fin Frein économique : complexité du traitement et coût associé Les métaux rares présents dans les panneaux photovoltaïques sont dispersés et en petite quantité. Ainsi, pour les panneaux de type CIGS, le gallium et l indium se situent dans la couche mince qui représente elle-même approximativement un pour cent de la masse totale. Récupérer ces métaux est donc complexe, et présente un coût important. ADEME Les panneaux photovoltaïques 99

100 En l absence de volumes suffisants, un tel traitement n est pas économiquement viable. Pour PV Cycle, qui prévoit un gisement de t annuel en Europe à l horizon 2030, le recyclage ne devrait pas être rentable avant 2025 environ, le temps qu un nombre suffisant de panneaux arrive en fin d usage. Umicore qui estime l investissement nécessaire pour construire une usine de recyclage à 20 à 30 millions d euros partage cette vision. 4.2 PISTES D ACTION Levier organisationnel : associer les producteurs à la recherche de solutions pour le recyclage - Objectif : Lever le frein «Evolution constante des technologies» - Principe : Une démarche commune pour la recherche de solutions de recyclage pourrait être réalisée avec les producteurs de cellules, des recycleurs, et des laboratoires de recherche. La recherche pourrait en particulier être axée sur la récupération des métaux rares, et coordonnée par une structure publique à l échelle européenne, ou bien directement par une association comme PV Cycle, qui regroupe déjà les producteurs. - Avantages : L association des producteurs à cette démarche permet de faire intervenir un acteur qui maîtrise la technologie employée. Par ailleurs, cette démarche collective permettrait de mutualiser les risques, et donc de rendre les acteurs moins réticents à un travail amont. - Limites : Une telle démarche repose sur la volonté des acteurs concernés. Les modalités de financement doivent également être définies. Levier réglementaire : instaurer une participation obligatoire du producteur aux frais de recyclage - Objectif : Lever le frein «Organisation d un système de collecte performant» - Principe : A l instar de ce qui se fait déjà pour les DEEE avec l éco-participation, il s agirait de mettre en place une filière REP et de prévoir la participation obligatoire des producteurs à la prise en charge des panneaux en fin d usage. - Avantages : Une telle mesure permettrait de s assurer que le coût de collecte et de traitement soit pris en charge. Appliquée à tous les panneaux vendus, cette contribution au recyclage ne serait pas un frein concurrentiel pour les producteurs. - Limites : Cette mesure ne peut être efficace qu à condition de disposer de techniques de recyclage des panneaux en fin d usage, ce qui n est pas le cas à l heure actuelle pour toutes les technologies. De plus, l obligation de recyclage des panneaux en fin d usage n implique pas nécessairement le recyclage des métaux rares contenus dans ces panneaux, ce qu il faudrait alors également imposer. Enfin, il faut noter qu une telle mesure ne rencontre pas la faveur des producteurs, qui, via l association PV Cycle ou des initiatives individuelles, souhaitent intégrer la problématique du recyclage des panneaux en fin d usage en dehors de tout cadre réglementaire spécifique. Une telle mesure n aura donc d intérêt que si PV Cycle n arrive pas à atteindre des taux de collecte et de recyclage satisfaisants.. Levier organisationnel : créer un consortium européen pour le recyclage des panneaux en fin d usage - Objectif : Lever le frein «Complexité du traitement et coût associé» - Principe : Il s agirait de centraliser en un nombre restreint de lieu (idéalement, un seul), toute l activité de traitement des panneaux en fin d usage en Europe (en ADEME Les panneaux photovoltaïques 100

101 tenant compte de la législation sur la concurrence en vigueur à l échelle européenne et nationale). - Avantages : Grâce à une telle organisation, il serait alors plus facile d atteindre la taille critique d installation en deçà de laquelle il n est pas rentable de développer et mettre en œuvre des procédés de traitement, en particulier compte-tenu de la diversité des technologies utilisées pour cette application. - Limites : Les modalités financières pour mettre en place une telle organisation restent à définir. Par ailleurs, des études plus approfondies seraient nécessaire pour voir si, comparativement à d autres filières, le traitement centralisé dans des grandes unités se révèle plus efficace. ADEME Les panneaux photovoltaïques 101

102 ADEME Les panneaux photovoltaïques 102

103 Les pots catalytiques Principales applications Gisements de métaux collectables en France en 2008 Autres métaux présents Etat des lieux de la collecte et du traitement du produit en France Etat des lieux du recyclage des métaux rares en France Autres pratiques dans le monde Etat des lieux de la recherche Freins Pistes d action Véhicules Platine : 2 t Palladium : 0,3 t Rhodium : 0,5 t Terres Rares (lanthane, cérium, praséodyme, néodyme) Existence d une filière de collecte : OUI Existence d une filière de traitement : OUI Désemboitage réalisé en France mais pas de recyclage des métaux rares sur le territoire Pas de recyclage des pots catalytiques en France. Platinoïdes recyclés en Belgique et au Royaume-Uni Terres Rares dans les scories du procédé, non récupérées La filière est organisée de façon similaire dans toute l Europe avec trois recycleurs principaux. Un projet concernant la récupération des Terres Rares mené par Rhodia (France) a été réalisé, il n a cependant pas abouti. - Frein économique : rentabilité de l extraction des Terres Rares avec les métaux précieux - Frein technique : absence de procédé d extraction des Terres Rares des scories - Levier économique : inciter la recherche pour trouver des solutions à l extraction des Terres Rares des scories ADEME Les pots catalytiques 103

104 1. UTILISATIONS Utilisé depuis les années 80, le pot catalytique a pour objectif de réduire les émissions de polluants (hydrocarbures imbrûlés, oxydes d azote et monoxyde de carbone) dans les gaz d échappement des véhicules. Le pot catalytique est situé en amont dans le système d'échappement qui permet d'évacuer et de refroidir les gaz de combustion. Les pots catalytiques sont essentiellement composés de deux parties : Une enveloppe métallique ; Une structure de céramique en nid d abeille recouverte d une fine couche active contenant de l alumine, des oxydes de Terres Rares permettant la stabilisation et imprégnée de particules très fines de platinoïdes (platine, palladium et rhodium). Les pots catalytiques ont été introduits dans les années 80 en Europe. Leur teneur en métaux précieux est variable (voir Tableau 4) et dépend notamment de l évolution des technologies, des normes de réduction des émissions polluantes en vigueur (normes Euro), des modèles de véhicules et du cours des métaux. La teneur en métaux précieux est globalement en augmentation. Norme G-Cat Euro I Euro II Euro III Euro IV Véhicules essence Véhicules diesel Cylindrée g/véhicule g/véhicule Cylindrée Pt Pd Rh Total Pt < 1,4 l 0,95 0,00 0,19 1,14 1,4-2 l 1,43 0,00 0,29 1,72 < 2 l > 2 l 2,09 0,00 0,43 2,52 > 2 l < 1,4 l 0,95 0,00 0,19 1,14 1,4-2 l 1,71 0,00 0,33 2,04 < 2 l > 2 l 2,76 0,00 0,57 3,33 > 2 l < 1,4 l 0,29 1,14 0,19 1,62 1,4-2 l 0,38 2,00 0,29 2,67 < 2 l 1,43 > 2 l 2,09 3,04 0,67 5,80 > 2 l 4,28 < 1,4 l 0,10 2,47 0,29 2,86 1,4-2 l 0,48 2,76 0,29 3,53 < 2 l 4,09 > 2 l 0,57 3,71 0,67 4,95 > 2 l 8,55 < 1,4 l 0,57 0,95 0,29 1,81 1,4-2 l 0,67 2,85 0,48 4,00 < 2 l 4,75 > 2 l 0,48 4,75 0,67 5,90 > 2 l 8,55 Tableau 4 : Teneur en platinoïdes des pots catalytiques 145 En fonction du cours des métaux, le platine et le palladium peuvent ainsi être substitués l un par l autre dans les pots catalytiques. Jusqu à très récemment, seul le platine pouvait être utilisé pour les moteurs diesel mais les nouvelles technologies autorisent aujourd hui une substitution partielle par le palladium. Les pots catalytiques équipent tous types de véhicules, des véhicules légers aux poids lourds. 145 D après Öko-Institut et Umicore (2005), Materials flow of platinum group metals ADEME Les pots catalytiques 104

105 2. FILIERE DE COLLECTE ET DE TRAITEMENT EN FRANCE En France et au niveau européen, la filière de collecte des pots catalytiques est intégrée dans la filière spécifique aux VHU définie par la réglementation. La figure ci-dessous résume les différentes étapes de la filière de collecte et de traitement des pots catalytiques en France. Ces différentes étapes sont explicitées dans les parties suivantes. Véhicule VHU Remplacement du pot catalytique Garagistes Démolisseurs et broyeurs de VHU Collecte des VHU et retrait du pot catalytique pot catalytique Intermédiaires de collecte Regroupement des pots catalytiques Intermédiaires de découpe Désemboitage Affineurs Extraction des métaux précieux Figure 38 : Filière de collecte et de traitement des pots catalytiques 2.1 PRINCIPAUX ACTEURS INTERVENANT DANS LA FILIERE Collecte des véhicules hors d usage (retrait du pot catalytique) La liste des acteurs agréés recensés est disponible chaque année dans le rapport annuel de l Observatoire VHU. En 2008, on comptait près de démolisseurs et broyeurs agréés 146. Intermédiaires de collecte (regroupement des pots catalytiques) En France, de nombreux intermédiaires de collecte, entreprises ou indépendants interviennent dans la filière. On compte environ une cinquantaine d entreprises 147 réalisant cette activité, dont par exemple : 146 ADEME, Rapport annuel véhicules hors d usage année Multirex Auto (CNPA) ADEME Les pots catalytiques 105

106 Multirex Auto IPM Recycling Metalyc Intermédiaires de découpe (désemboitage) Les intermédiaires de découpe réalisent l opération dite de «désemboitage», c'est-à-dire la séparation de l enveloppe métallique et de la structure céramique du pot catalytique. D après Multirex Auto (CNPA), quelques unités réalisent cette activité en France 147. Affineurs (extraction des métaux précieux) Il n y a actuellement pas d acteur réalisant l extraction des métaux précieux des pots catalytiques en France. Les principaux acteurs réalisant cette opération en Europe sont les suivants : Umicore Precious Metals Refining (Hoboken, Belgique) Johnson Matthey PGM Refining (Royston, Royaume-Uni) BASF Catalysts (Cinderford, Royaume-Uni) COLLECTE DES VHU En France pour l année 2008, le gisement collectable de pots catalytiques issus de véhicules hors d usage est estimé entre 1,5 et 1,8 millions d unités et seulement pièces environ sont issues du remplacement des pots catalytiques hors d usage sur des véhicules du parc automobile (voir la fiche métal Platine). Par ailleurs, selon le CCFA, le gisement de pots catalytiques issus d autres types de véhicules (camions, poids lourds) est négligeable car ces véhicules sont généralement exportés au bout de quelques années lorsqu ils représentent un coût trop important pour circuler en France. Ils connaissent alors une deuxième vie en dehors du territoire et ne sont pas traités en France lorsqu ils arrivent en fin d usage. L enjeu du gisement de pots catalytiques hors d usage porte donc principalement sur la filière des VHU des particuliers et des petits utilitaires. Contexte réglementaire de la filière VHU La collecte des véhicules particuliers et des camionnettes dont le poids total autorisé en charge est inférieur à 3,5 t est réglementée par la directive européenne 2000/53/CE relative aux véhicules hors d usage (dite directive VHU). Cette directive établit des exigences techniques en matière de traitement des VHU et impose notamment le retrait systématique des pots catalytiques. La directive impose un taux de réutilisation et de valorisation de 85 % et un taux de réutilisation et de recyclage de 80 % en poids moyen par véhicule et par an depuis le 1 er janvier A partir du 1 er janvier 2015, ces taux devront être portés respectivement à 95 % et 85 %. En France, les articles R à R du Code de l Environnement transposent la directive 2000/53 et encadrent la filière de collecte et d élimination des VHU. ADEME Les pots catalytiques 106

107 Organisation de la filière VHU La prise en charge des VHU est assurée par : Les démolisseurs qui réalisent le stockage, la dépollution et le démontage ; Les broyeurs qui réalisent le découpage et le broyage. Les démolisseurs et les broyeurs doivent obtenir un agrément pour leur activité. Retrait du pot catalytique Une fois récupérés par les broyeurs ou les démolisseurs, les VHU sont dépollués (retrait des batteries ainsi que des fluides tels que huiles usagées, liquides de refroidissement et carburants). Les pièces destinées à un recyclage spécifique sont ensuite retirées du véhicule : certains composants métalliques ou en plastique, les pneumatiques et les pots catalytiques. Les pots catalytiques ne font l objet d aucun suivi particulier au niveau de la filière VHU (notamment aucun suivi au niveau de l observatoire VHU). Performances de la filière VHU En 2008, environ 6 véhicules hors d usage sur 10 ont été collectés par le réseau d acteurs agréés 146. La faiblesse de ce taux s explique principalement par l existence d une filière composée d acteurs non agréés en France. En effet, le nombre d opérateurs pour les VHU est évalué entre et au total, dont environ sont aujourd hui agréés. Par ailleurs les VHU sont parfois exportés illégalement en tant que véhicules d occasion 148. En raison de la valeur des pots catalytiques, on peut considérer qu ils sont toujours retirés des véhicules hors d usage, que ces derniers soient pris en charge par le réseau d acteurs agréés ou par une filière illégale. Les pots catalytiques peuvent cependant faire l objet d exportations avec les véhicules hors d usage. La masse des pots catalytiques étant négligeable par rapport à la masse totale d un véhicule (à peine quelques kilos par rapport à une tonne environ), l impact du pot catalytique sur la performance de la filière en termes de réutilisation, valorisation et recyclage est négligeable. En revanche, selon le CCFA, les pots catalytiques sont un élément déterminant pour assurer la viabilité économique de l activité des acteurs agréés. En l état actuel de la situation et compte tenu des taux de recyclage et de valorisation à atteindre en 2015 (95 % de réutilisation et de valorisation et 85 % de réutilisation et de recyclage), il pourrait être difficile pour les acteurs agréés de se maintenir en équilibre financier sans un soutien des producteurs dans le cadre de la REP 149. En conclusion, les pots catalytiques hors d usage sont majoritairement récupérés par la filière VHU et dans une moindre mesure par les garagistes lors du remplacement des pots. Au sein de la filière VHU, les pots catalytiques hors d usage sont pris en charge d une part par le réseau d acteurs agréés, qui collecte actuellement environ 6 VHU sur 10, et d autre part via des filières illégales (opérateurs non agréés ou exportations illégales). En raison de leur valeur, les pots catalytiques sont cependant un élément déterminant pour assurer la viabilité économique du traitement par les acteurs agréés. La filière des pots catalytiques est une filière complexe, en raison du nombre d acteurs impliqués et de leur variété (entreprises, indépendants). Du fait de cette complexité, le 148 ADEME 149 CCFA ADEME Les pots catalytiques 107

108 suivi des pots catalytiques en fin d usage est extrêmement difficile et il n existe ainsi aucune donnée relative au taux de collecte de ces pots en France. 2.3 REGROUPEMENT DES POTS CATALYTIQUES ET DESEMBOITAGE Environ 20 % des pots récupérés sont envoyés en réutilisation et 80 % sont envoyés dans la filière de traitement. Effectuée peu couramment dans le passé, la part de la réutilisation est aujourd hui en augmentation 150. Les pots de la filière VHU destinés au traitement et les pots hors d usage démontés par les garagistes sont collectés par des intermédiaires de collecte. Ces intermédiaires peuvent soit vendre directement les pots à des affineurs soit les revendre à d autres intermédiaires qui effectuent le «désemboitage» du pot (séparation de l enveloppe métallique et de la céramique). La céramique est ensuite broyée et vendue aux affineurs. La valeur marchande des pots catalytiques dépend principalement de la valeur des métaux précieux contenus. Ainsi en , lorsque les cours des métaux étaient particulièrement élevés, tous les pots catalytiques étaient récupérés sans distinction. Fin 2008, lorsque les cours des métaux ont chuté, certains pots contenant des quantités de métaux précieux peu élevées n étaient plus collectés 150. Performances Dans la filière, depuis la séparation du pot du véhicule jusqu à la livraison à l affineur, on estime que les pertes de métaux précieux représentent environ 5 % de la quantité initiale. Ces pertes ont lieu lors de la manipulation du pot catalytique en fin d usage. En effet, lorsque le pot est endommagé, des morceaux de céramique ou des poussières peuvent s échapper de l enveloppe métallique RECUPERATION DES METAUX RARES Le traitement des pots catalytiques pour la récupération des métaux rares n est pas réalisé en France (voir le paragraphe 3.1). A priori, trois affineurs réalisent l extraction des métaux précieux contenus dans les pots catalytiques hors d usage : Umicore (Belgique), Johnson Matthey (Royaume-Uni) et BASF (Royaume-Uni). 3. PANORAMA DES AUTRES PRATIQUES ET DE LA RECHERCHE 3.1 FILIERES EN EUROPE ET DANS LE MONDE En Europe les modalités d organisation de la filière VHU diffèrent selon les pays. En revanche, la collecte et le traitement sont organisés de façons similaires en pratique avec des démolisseurs et des broyeurs 151. Le traitement des pots catalytiques est globalisé au niveau européen avec trois affineurs principaux présents en Belgique et au Royaume-Uni. 150 Source : Multirex'Auto 151 ADEME (2010), Etude de la gestion de la filière de collecte et de valorisation des véhicules hors d'usage dans certains pays de l'union Européenne ADEME Les pots catalytiques 108

109 3.1.1 PROCEDES MIS EN ŒUVRE Les collecteurs achètent les pots catalytiques hors d usage aux démolisseurs et aux broyeurs à des prix différents en fonction de leur provenance. Le prix est ainsi d environ 50 pour un pot dont l origine est indéterminée mais ce prix est supérieur dans le cas où la provenance du pot est connue et assure une certaine teneur en métaux précieux. Chez les affineurs, un échantillonnage systématique est effectué pour déterminer leur prix d achat. Aucun des affineurs ne possède d unité en France. Dans ce rapport le procédé d Umicore est étudié à titre d exemple. Le procédé d Umicore (Belgique) Le procédé exploité par la société Umicore sur son site de Hoboken en Belgique permet la récupération des métaux précieux à partir de nombreux types de déchets, dont les pots catalytiques. Chaque lot entrant est soumis à une procédure d échantillonnage pour en analyser la composition. Les déchets sont tout d abord introduits dans un four produisant deux fractions, la fraction cuivreuse avec les métaux précieux et la fraction de plomb avec les scories. Les deux fractions sont ensuite traitées séparément avec des procédés différents puis les métaux précieux sont affinés et séparés (pour plus de détails, voir fiche application Cartes électroniques) PERFORMANCES Durant la phase d utilisation du pot catalytique, environ 5 % de la quantité de métaux précieux initialement présente lors de la fabrication du pot est perdue. 152 A ces pertes s ajoutent également les 5 % de pertes de la phase de collecte évoqués précédemment. L efficacité de l affinage est comprise entre 95 et 98 % pour le platine et le palladium et entre 80 et 85 % pour le rhodium 145. Avec ce type de procédé, les Terres Rares ne sont pas récupérées et se retrouvent dans les scories. 3.2 RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT Récupération des Terres Rares (France) Porteur du projet : Rhodia Lieu : - Stade du projet : Etude de faisabilité Etat : Projet suspendu La possibilité de recycler les Terres Rares en même temps que les platinoïdes avait été étudiée par Rhodia avec des partenaires dont SITA il y a plusieurs années. Un procédé chimique avait été développé et le projet est allé jusqu à la construction d un pilote de démonstration puis a été suspendu pour des raisons techniques et économiques. En effet, les procédés chimiques sont beaucoup plus coûteux que les procédés de pyrométallurgie actuellement utilisés pour l extraction des platinoïdes Öko-Institut et Umicore (2005), Materials flow of platinum group metals 153 SITA ADEME Les pots catalytiques 109

110 Par ailleurs, d autres réflexions sont également en cours concernant la possibilité de développer des technologies de récupération des métaux précieux des pots catalytiques. En conclusion, un projet de recherche sur la récupération des Terres Rares issues des pots catalytiques a été identifié. Ce projet n a cependant pas abouti pour des raisons économiques et aucun autre projet à ce sujet n est connu. 4. FREINS AU RECYCLAGE ET PISTES D ACTION La complexité de la filière (nombreux intermédiaires, pas de suivi particulier des pots catalytiques, contrairement aux cartes électroniques qui font l objet d un suivi particulier lors du traitement des DEEE) constitue une première difficulté pour évaluer sa performance, notamment en matière de collecte. En raison de la valeur économique des pots catalytiques, cette complexité ne semblerait cependant pas constituer un frein majeur au recyclage des métaux précieux (platinoïdes) présents dans cette application. En l absence de données plus précises à ce sujet, la complexité de l organisation de la filière n a pas ici été considérée comme un frein pour le recyclage. Les professionnels de la construction automobile et du démantèlement des véhicules ont par ailleurs évoqué des difficultés pour connaître la valeur des pots catalytiques en fin d usage car il n existe en effet aucun moyen d identifier les pots catalytiques contenant plus ou moins de métaux rares. Afin d optimiser l économie de la filière, la mise en place d un système de traçabilité des pots catalytiques a ainsi été proposé par les professionnels, avec par exemple l inscription sur les pots des fourchettes de teneurs en métaux rares contenus. Cette mesure pourrait permettre d améliorer la viabilité économique de la filière en permettant aux différents acteurs de mieux connaître la valeur des pots catalytiques qu ils ont en leur possession mais elle ne constitue pas en tant que telle une piste d action pour améliorer le recyclage des métaux rares. 4.1 FREINS AU RECYCLAGE EN FRANCE Suite à l étude de l état actuel de la filière de collecte et de traitement des pots catalytiques, aucun frein particulier n est apparu pour le recyclage des platinoïdes. En revanche, les freins suivants ont été identifiés pour le recyclage des Terres Rares présentes : Frein économique : rentabilité de l extraction des Terres Rares avec les métaux précieux Les projets réalisés pour le moment ont abouti à la conclusion que l extraction directe des Terres Rares des pots catalytiques avec les platinoïdes n était aujourd hui pas rentable économiquement. Frein technique : absence de procédé d extraction des Terres Rares des scories A l issue du traitement du procédé d extraction des platinoïdes, les Terres Rares se retrouvent dans les scories. Aucun procédé n a été étudié à ce jour pour récupérer les Terres Rares de ces scories. ADEME Les pots catalytiques 110

111 4.2 PISTES D ACTION Levier économique : inciter la recherche pour trouver des solutions à l extraction des Terres Rares des scories - Objectif : Lever les freins «Rentabilité de l extraction des Terres Rares avec les métaux précieux» et «Absence de procédé d extraction des Terres Rares des scories». - Principe : Lancer des projets de recherche pour trouver des solutions techniques permettant l extraction des Terres Rares présentes dans les scories issues des procédés de récupération des platinoïdes. - Avantages : Cette mesure permettrait de contourner le problème économique rencontré lors du développement de solutions directes pour l extraction des Terres Rares avec les métaux précieux. Elle permettrait ainsi d étudier et de développer éventuellement différentes solutions techniques pour l extraction des Terres Rares des scories. - Limites : Les modalités de financement seraient à déterminer. ADEME Les pots catalytiques 111

112 ADEME Les pots catalytiques 112

113 Les poudres de polissage Principales utilisations Gisements de métaux collectables en France en 2008 Polissage du verre, du cristal, de certaines céramiques Cérium : 600 t Lanthane : 200 t Praséodyme : 60 t Autres métaux présents - Etat des lieux de la collecte et du traitement du produit en France Etat des lieux du recyclage des métaux rares en France Autres pratiques dans le monde Etat des lieux de la recherche Freins Pistes d action Existence d une filière de collecte : NON Existence d une filière de traitement : NON Pas de recyclage des Terres Rares des boues usagées Murata Kogyo (Japon) : système de recyclage des boues usagées dispositif inefficace à ce jour pour les boues contenant des Terres Rares Recherche universitaire (Japon) : mise au point de techniques de purification partielle des boues usagées en laboratoire Recherche industrielle (Japon) : développement de dispositifs pour le recyclage des boues usagées non spécifiques aux boues contenant des Terres Rares - Frein technique : absence de technique de recyclage des boues usagées - Frein organisationnel : absence de collecte des boues usagées - Levier économique : encourager la recherche appliquée pour le développement de procédés de recyclage boues usagées - Leviers organisationnels : reprise directe des boues usagées par le producteur de poudres, sensibiliser les utilisateurs à la valeur des boues usagées. ADEME Les poudres de polissage 113

114 1. UTILISATIONS Les Terres Rares sont utilisées comme poudres de polissage pour le verre ou certaines céramiques. L oxyde de cérium en particulier est utilisé du fait de ses caractéristiques chimiques et mécaniques. Il existe deux types de poudres de polissage, considérés indifféremment dans la suite de la fiche et désignés par le terme de poudres à base d oxyde de cérium : La poudre de polissage standard : elle est utilisée pour polir une grande variété de produits en verre, tels que les lentilles ophtalmiques, le verre plat, le verre creux, etc. Elle contient environ 60 % d oxydes de Terres Rares constitués de : 60 % d oxyde de cérium, 30 % d oxyde de lanthane et 10 % d autres oxydes de Terres Rares. Elle ne contient pas de néodyme. La poudre de polissage de qualité électronique : elle a été développée dans les années 90 et permet de polir les écrans à cristaux liquides, les circuits imprimés, les appareils optiques de précision Elle est composée à 100 % d oxyde de cérium. Rhodia est l un des principaux producteurs de poudres de polissage à base d oxydes de Terres Rares au monde. 154 commons.wikimedia.org Figure 39 : Oxyde de cérium pour le polissage 154 Toutes les techniques de fabrication ne nécessitent pas de polissage. Ainsi, la fabrication du verre plat par flottage 155, mise au point par Pilkington et largement utilisée depuis, ne nécessite pas de polissage 156. Par exemple, en France, Saint-Gobain Glass n utilise pas de poudres de polissage pour la fabrication du verre. De même, la fabrication du verre pour les écrans à cristaux liquides ne nécessite pas systématiquement l utilisation de telles poudres 157. En France, ce sont les secteurs de l optique ophtalmique (Carl Zeiss Vision, usine de Fougères, Ille-et-Vilaine), de la cristallerie (Baccarat), et dans une moindre mesure de la miroiterie 158 qui sont consommateurs de ces poudres. Au niveau européen, les gros utilisateurs sont le groupe autrichien Swarovski (producteur de cristal) et AGC Flat Glass (Japon) qui a racheté Glaverbel, un des leaders européen du verre, devenu AGC Flat Glass Europe. Ces poudres peuvent aussi être utilisées ponctuellement par des particuliers (sur un 155 C est un procédé de fabrication du verre plat qui consiste à faire couler le verre en fusion sur un bain d étain fondu Christopher W. Sinton (2005), Study of the Rare Earth Resources and Markets for the Mt. Weld Complex, BCC Research for Lynas Corporation Ltd. 158 Abralis, société basée en région parisienne commercialisant des abrasifs, notamment des poudres de polissage à base d oxydes de Terres Rares. ADEME Les poudres de polissage 114

115 aquarium, une vitre, un pare-brise ou un vase en cristal par exemple) 159, quoiqu en très faible quantité. Deux procédés de polissage existent : le procédé de boue de polissage, également appelé procédé en slurry, et le procédé de meule (voir fiche métaux Terres Rares). La consommation en Terres Rares pour les poudres de polissage en procédé de boue de polissage (environ t en 2008,) est bien supérieure à celle en procédé de meule (entre 500 et t). En l absence de filières existantes et de procédés de recyclage spécifiques, la distinction ne sera pas faite dans la suite de ce rapport. Dans les deux cas, en fin de procédé, la poudre de polissage à base d oxydes de Terres Rares se retrouve dans un effluent aqueux avec une teneur comprise entre 5 et 20 %. Ces effluents sont chargés en silice, et contiennent également des additifs (surfactants, argile) et certains résidus, Dans la suite, ils seront désignés par le terme générique de boues usagées 2. FILIERE DE COLLECTE ET DE TRAITEMENT EN FRANCE 2.1 COLLECTE Comme les autres déchets provenant de la fabrication du verre et des produits verriers, les boues usagées sont soumises à la réglementation générale en matière de déchets non dangereux. Il n y a pas de collecte spécifique. D après Rhodia, les boues usagées ne sont pas récupérées à l heure actuelle, mais pourraient l être à hauteur de 90 %. Les Terres Rares pourraient ensuite être séparées pour être réutilisées. En ce qui concerne les structures utilisant des petits volumes (quelques dizaines de kg par an), les boues usagées sont systématiquement jetées, probablement directement mises en centre d enfouissement technique. Abralis signale que la question de la récupération ne se pose pas pour ces volumes. Au contraire, d autres abrasifs tels le Corindon (un oxyde d aluminium), utilisés en grande quantité (plusieurs dizaines ou centaines de tonnes), font l objet d une reprise directement par le fabricant en fin d usage. Selon Rhodia, le recyclage des poudres de polissage ne présente un intérêt que pour les gros utilisateurs. Compte tenu des difficultés rencontrées pour contacter ces gros utilisateurs 160, peu d informations ont pu être collectées. La cristallerie Baccarat indique toutefois avoir utilisé 660 kg d oxyde de cérium pour 2009, et qu il leur est difficile d envisager la récupération des boues usagées du fait du procédé utilisé qui comporte une opération de lavage des pièces traitées. En effet, une partie de ces boues usagées part directement dans le réseau d eaux usées lors de cette opération de lavage des objets polis. 2.2 TRAITEMENT Sur la base des dires d experts et recherches bibliographiques effectuées, les boues usagées ne sont jamais valorisées. Toutefois, toujours selon Rhodia, il pourrait être possible de développer un procédé permettant de traiter ces boues usagées pour recycler les poudres de polissage En un premier temps, il a été difficile d identifier les utilisateurs des poudres de polissage en France. Par ailleurs, les acteurs contactés (Carl Zeiss Vision et Baccarat) sont réticents à communiquer sur ce sujet qui peut toucher de près aux procédés utilisés, et donc relever du secret industriel. ADEME Les poudres de polissage 115

116 3. PANORAMA DES AUTRES PRATIQUES ET DE LA RECHERCHE 3.1 FILIERES EN EUROPE ET DANS LE MONDE D après Rhodia, Swarovski concentre la suspension de polissage obtenue et la place en centre d enfouissement technique ainsi que la meule après usage. AGC Glass filtre cette suspension avant de la mettre en centre d enfouissement technique ou la rejette directement. Il n y aurait donc pas de pratique de recyclage des résidus de boues de polissage chez les gros utilisateurs européens. Système de recyclage des boues de polissage (Japon) L entreprise japonaise Murata Kogyo a mis au point un dispositif de recyclage des boues usagées générées lors des opérations de polissage et de rodage. Ce dispositif permet de récupérer les abrasifs (l oxyde de cérium, par exemple) avec une efficacité de 50 à 80 % (selon le type) d après le constructeur. Murata Kogyo mentionne sur son site internet 161 parmi les applications possibles de ce dispositif le recyclage des poudres de polissage à base d oxyde de cérium. Néanmoins, selon Murata Kogyo, le recyclage de l oxyde de cérium pose certains problèmes spécifiques et en conséquence l utilisation de ce dispositif pour ce composé ne donne pas de bons résultats à ce jour. Les systèmes de recyclage des boues de polissage et de rodage usagées sont répandus au Japon, et souvent développés par les utilisateurs eux-mêmes afin de réduire les coûts à l achat. Il n est pas précisé quel type de poudre est recyclé en priorité. Il est également probable qu une partie de ces systèmes serve simplement à récupérer les boues pour faire un plus grand nombre de passes avant de les jeter. 3.2 RECHERCHE ET DEVELOPPEMENT Recherche universitaire A ce jour, seule une étude a pu être identifiée. Cette étude porte sur une technique de purification des boues usagées et a été publiée en Les auteurs, de l université de Tohoku, montrent comment purifier les boues à l aide d une solution de soude 162, ce qui permet d éliminer la silice et l alumine qui s y sont accumulées lors du polissage. Au stade d avancement de l étude, les auteurs espéraient qu une technique de régénération des poudres puisse être mise en œuvre en s appuyant sur cette technique de purification, mais il ne semble pas y avoir de travaux ultérieurs publiés. Recherche industrielle au Japon D après Murata Kogyo, de nombreuses entreprises au Japon, incluant les utilisateurs, travaillent sur des dispositifs permettant de recycler les boues usagées. Du fait du secret industriel, il n est pas possible d avoir de plus amples informations, notamment sur le type de poudres recyclées. Il est probable que ces travaux portent sur d autres types de poudres que celles à base d oxyde de cérium K. Kato, T. Yoshioka et A. Okuwaki (2000), Recycle of Ceria-Based Glass Polishing Powder Using NaOH Solution, Nippon Kagaku Kaishi ADEME Les poudres de polissage 116

117 Brevet relatif au recyclage des boues de polissage Propriétaire : SpeedFam Co., Ltd. Lieu : Japon Année : 2000 Ce brevet a été déposé pour un dispositif permettant le recyclage boues usagées afin d en extraire la poudre de polissage pour réutilisation. Ce dispositif a été testé avec une poudre qui n est pas de l oxyde de cérium, mais les auteurs du brevet indiquent que le dispositif doit aussi fonctionner avec d autres types de poudres FREINS AU RECYCLAGE ET PISTES D ACTION 4.1 FREINS AU RECYCLAGE EN FRANCE D après les renseignements obtenus, il ne semble pas que le recyclage des poudres à base d oxyde de cérium soit à l heure actuelle une problématique stratégique pour les industriels. Le cérium est relativement abondant dans la couche terrestre et n est pas la Terre Rare dont l approvisionnement pose le plus de problème (voir fiche métaux Terres Rares). Des informations qui ont pu être réunies, deux freins au recyclage des poudres de polissage à base d oxyde de cérium ont pu être identifiés : Frein technique : absence de technique de recyclage des boues usagées Des dispositifs ont été développés au Japon concernant le recyclage des boues usagées. Ces dispositifs ne sont pas dédiés spécifiquement aux boues contenant de l oxyde de cérium, et sont plutôt adaptés à d autres types d abrasifs. Il n est pas totalement exclu que certains acteurs utilisent de tels dispositifs pour le recyclage de l oxyde de cérium en France mais une telle éventualité reste peu probable. Frein organisationnel : absence de collecte et de valorisation des boues usagées Après utilisation, les boues usagées semblent être systématiquement jetées. Les industriels identifiés utilisant ces poudres ne semblent pas pour l heure actuelle chercher à valoriser ou même récupérer ces résidus. 4.2 PISTES D ACTION Levier économique : encourager la recherche appliquée pour le développement de procédés de recyclage des boues usagées - Objectif : Lever le frein «Absence de technique de recyclage des boues usagées» - Principe : Encourager la recherche appliquée associant utilisateurs et centres de recherche pour adapter les dispositifs existants de recyclage spécifiquement au recyclage des boues contenant de l oxyde de cérium. A l instar de ce qui se fait au Japon pour certaines boues usagées, les industriels pourraient alors installer un tel dispositif directement sur site. 163 The slurry used in the above evaluation tests were the silica slurry S1 and the alumina slurry S2, but similar effects should be able to be obtained with all slurries where abrasives of a primary particle size of µm to 10 µm are dispersed in water or an organic solvent. That is, the slurries used in a CMP apparatus include ones made using, as an abrasive, silica, alumina, ceria, magnesia, manganese oxide, [...] ADEME Les poudres de polissage 117

118 - Avantages : Cette mesure permettrait à terme d assurer aux utilisateurs une diminution du volume de poudres utilisées et donc une diminution des coûts. De tels dispositifs, une fois créés, seraient donc mis en service spontanément par les utilisateurs. - Limites : Cela nécessite une volonté de recherche de la part des industriels concernés, et ne pourra être mis en place si cela ne correspond pas à un besoin exprimé. Levier organisationnel : reprise directe des boues usagées par le producteur de poudres - Objectif : Lever le frein «Absence de collecte et de valorisation des boues usagées» - Principe : A l instar de ce qui se fait dans d autres domaines 164, il s agirait d organiser la collecte des boues usagées par le producteur lui-même (Rhodia en France). A charge ensuite pour lui de les recycler pour les revendre en tant que poudres neuves. - Avantages : Par cette technique, le traitement des boues serait concentré en un seul lieu, chez le producteur. Ce dernier est le plus à même de posséder ou développer la technologie nécessaire au recyclage, qui pourrait être rentabilisée avec un volume de poudres à traiter suffisant. - Limites : Cette mesure implique que le producteur soit en mesure de traiter ces poudres à un prix abordable, et que les utilisateurs mettent en place des dispositifs pour récupérer leurs résidus. Levier organisationnel : sensibiliser les utilisateurs à la valeur des boues usagées - Objectif : Lever le frein «Absence de collecte et de valorisation des boues usagées» - Principe : Il s agit d informer les utilisateurs sur la valeur potentielle des boues usagées et le caractère limité des ressources en Terres Rares. - Avantages : A terme, les utilisateurs pourraient alors se pencher sur la gestion et le recyclage de ces boues usagées. - Limites : En l absence de solution viable de gestion de ces boues usagées, la portée de ce levier pourrait rester limitée. En conclusion de cette fiche, il ressort que le recyclage des poudres de polissage ne sera pas le levier le plus efficace pour répondre à une éventuelle crise d approvisionnement en Terres Rares. Ces poudres sont majoritairement une source de cérium, qui n est pas l élément le plus stratégique à l heure actuelle. 164 Par exemple comme ce qui se fait pour le Corindon (voir paragraphe 2.1.), ou même pour d autres applications telles les catalyseurs produits par Umicore qui sont récupérés en fin d usage par Umicore pour être valorisés. ADEME Les poudres de polissage 118

119 ACTEURS DU RECYCLAGE 1. METHODOLOGIE Une fiche d identité a été dressée pour chaque acteur du recyclage identifié dans les dix fiches applications. Chaque fiche d identité comporte : Un rappel des applications pour lesquelles l acteur intervient Les informations légales concernant la société : siège social, forme juridique, capital social et la date d immatriculation ou l année de création - Date d immatriculation telle qu indiquée dans le Registre du Commerce et des Sociétés (RCS) pour les sociétés françaises Année de création pour les groupes internationaux, d après les données disponibles sur les sites internet des groupes ou des données COFISEM 166 Des chiffres clés (effectif, chiffre d affaire) provenant du rapport d activité annuel (de préférence), du RCS, ou directement indiqué par les dirigeants (effectifs de la SNAM et de Recupyl) Pour les groupes internationaux qui font l objet d une cotation boursière, la place de cotation, la capitalisation boursière et les principaux actionnaires 167 Pour les acteurs français, le nom des principaux investisseurs ou de la société mère Il est à noter que pour les groupes internationaux, il a été choisi de présenter une fiche d identité du groupe dans son ensemble, et de préciser au cas par cas quelle branche ou division effectue le recyclage. Enfin, lorsque les données étaient disponibles dans une autre monnaie que l euro, un équivalent a été donné en euro en utilisant le cours au 6 juillet Cette information est uniquement donnée à titre indicatif. 165 L information provient alors du site Rapports d activité ou COFISEM ADEME 119

120 2. ACTEURS DU RECYCLAGE DES METAUX RARES EN FRANCE Euro Dieuze Industrie Secteur d activité Accumulateurs Li-ion : unité de recyclage des accumulateurs Li-ion à Dieuze (57) avec récupération du Co Informations légales Siège social : Faubourg de Vergaville Dieuze France Date d immatriculation : 25 novembre 1993 Forme juridique : S.A.S. Capital social : Informations financières Actionnariat : filiale de SARP Industries (Veolia propreté) Chiffres clés Effectifs (2007) : 18 Chiffres d affaires (2007) : ADEME 120

121 Recupyl Secteurs d activité Accumulateurs Li-ion : procédé de recyclage permettant de récupérer Co et Li ; pilote préindustriel à Domène (38), usines dans le monde (Singapour, Etats-Unis, Royaume-Uni) Ecrans LCD : procédé développé pour la récupération de In des dalles LCD Panneaux photovoltaïques : projet de recherche pour le recyclage de Ag et In des panneaux à Silicium amorphe Informations légales Siège social : Rue de la métallurgie Domène France Date d immatriculation : 26 octobre 1993 Forme juridique : S.A.S. Capital social : Informations financières Investisseurs principaux : INPG Entreprise SA (France), investisseur initial Aloe Private Equity (France), investisseur depuis 2006 AGF Private Equity (France), investisseur lors de la levée de fonds de 2008 Levée de fonds récente : 14,5 M fin 2008 pour la poursuite du développement commercial Chiffres clés Effectifs (2010) : 31 Chiffres d affaires (2008) : ADEME 121

122 SNAM Secteur d activité Accumulateurs Li-ion : procédé de recyclage permettant de récupérer le Co sous forme de cobaltite (usines de Saint-Quentin-Fallavier (38) et Viviez (12)), et de récupérer la plupart du Li chez Floridienne Chimie (Belgique) Informations légales Siège social : Avenue Jean Jaurès Viviez France Date d immatriculation : 15 avril 1982 Forme juridique : S.A.S. Capital social : Informations financières Actionnariat : Filiale de la branche chimie de Floridienne Group (société anonyme belge), unique actionnaire depuis 2001 Chiffres clés Effectifs (2010) : 80 Chiffres d affaires (2008) : ADEME 122

123 Terra Nova Secteur d activité Cartes électroniques : Développement d une unité de recyclage dans le cadre du projet Eldorado. La construction d une unité de traitement partiel des cartes électroniques est en cours à Isbergues (62) (métaux ciblés : métaux précieux, ensuite envoyés chez les affineurs pour l instant, l objectif étant de les recycler sur place à terme) - ouverture 01/2011 Informations légales Siège social : Rue Roger Salengro Isbergues France Date d immatriculation : 25 août 2006, entreprise créée par d'anciens ingénieurs de Metaleurop Forme juridique : S.A.S. Capital social : Informations financières Investisseurs principaux : Fondateurs ~ 10 % March Capital (Irlande), investisseur initial ~ 30 % Ludgate Environnmental Fund (Royaume-Uni) ~ 25 % Levée de fonds récente : 8,1 M début 2010 auprès de Ludgate Environmental Fund (3 millions d'euros), Aurinvest Capital 2 (France, 2,5 millions), LTG International (Royaume-Uni, 1,3 million), BNP Développement (France, 0,8 million) et Finorpa (France, 0,5 million), ces acteurs entrant au capital de Terra Nova à hauteur de 60 % environ Chiffres clés Effectifs (2008) : 6 Chiffres d affaires (2008) : n.c. ADEME 123

124 3. ACTEURS DU RECYCLAGE DES METAUX RARES EN EUROPE ET DANS LE MONDE Aurubis Secteur d activité Cartes électroniques : récupération des métaux précieux par sa division Aurubis Recycling/Precious Metals, Allemagne Informations légales Siège social : 50 Hovestrasse D Hambourg Allemagne Année de création : 1866 (Norddeutsche Affinerie) Forme juridique : AG (société anonyme) Capital social : ,66 Informations financières Capitalisation boursière (à fin 2009) : M Place de cotation : Francfort Principaux actionnaires : Salzgitter (Allemagne) ~ 25 % Investisseurs Institutionnels ~ 45 % Investisseurs Privés ~ 30 % Chiffres clés Effectifs (à fin septembre 2009) : Chiffres d affaires (2008/2009) : M ADEME 124

125 BASF Secteur d activité Pots catalytiques : récupération des métaux précieux, via la division BASF Catalysts à Cinderford, Royaume-Uni Informations légales Siège social : 38 strasse Carl Bosch Ludwigshafen Allemagne Année de création : 1865 (Badische Anilin- & Soda-Fabrik) Forme juridique : SE Capital social : ,32 Informations financières Capitalisation boursière (à fin juin 2010) : M Places de cotation : Francfort Principaux actionnaires : Investisseurs institutionnels canadiens et américains ~ 19 % Investisseurs institutionnels allemands ~ 12 % Autres investisseurs institutionnels européens ~ 27 % Investisseurs privés ~ 28 % Chiffres clés Effectifs (fin 2009) : Chiffres d affaires (2009) : M ADEME 125

126 Boliden Secteur d activité Cartes électroniques : récupération des métaux précieux, Suède Informations légales Siège social : 90 Klarabergsviadukten Box 44 SE Stockholm Suède Année de création : 1931 Forme juridique : AB (société anonyme) Capital social : SEK (environ 60 M ) Informations financières Capitalisation boursière (à fin 2009) : M SEK (environ M ) Place de cotation : Stockholm Principaux actionnaires : Investisseurs institutionnels et fonds d investissement suédois ~ 40 % Investisseurs privés suédois ~ 20 % Investisseurs privés étrangers ~ 40 % Chiffres clés Effectifs (moyenne 2009) : Chiffres d affaires (2009) : M SEK (environ M ) ADEME 126

127 Johnson Matthey Secteur d activité Pots catalytiques : récupération des métaux précieux, à l usine Johnson Matthey PGM Refining de Royston, Royaume-Uni Informations légales Siège social : Hatton Garden EC1N 8EE Londres Royaume-Uni Année de création : 1962 Forme juridique : Plc. (société anonyme) Capital social : (environ 450 M ) Informations financières Capitalisation boursière : n.d. Places de cotation : Londres Principaux actionnaires : Prudential (Royaume-Uni) 8,31 % BlackRock Investment Management (Etats-Unis) 4,97 % Lloyd Banking Group (Royaume-Uni) 4,89 % Legal & General (Royaume-Uni) 4,13 % Aviva (Royaume-Uni) 2,88 % Chiffres clés Effectifs (moyenne 2009/2010) : Chiffres d affaires (fin mars 2010) : M (environ M ) ADEME 127

128 Umicore Secteurs d activité Cartes électroniques et pots catalytiques : récupération des métaux précieux par Umicore Precious Metals Refining, Belgique Accumulateurs Li-ion : recyclage de Co par Umicore Battery Recycling, Belgique/Suède Panneaux photovoltaïques : recyclage des résidus d Ag par Umicore Jewellery & Electroplating, Allemagne et des résidus de production de couches CIGS (In, Ga) et ITO (In) par Umicore Thin Film Products, Etats-Unis Ecrans LCD : recyclage des résidus de production de couches ITO (In) par Umicore Thin Film Products, Etats-Unis Informations légales Siège social : Broekstraat rue du Marais 31 B-1000 Bruxelles Belgique Année de création : 1906 (Union Minière du Haut Katanga) Forme juridique : N.V. (société anonyme) Capital social : Informations financières Capitalisation boursière (à fin 2009) : M Place de cotation : Bruxelles Principaux actionnaires : BlackRock Investment Management (Etats-Unis) 8,33 % Fidelity International Limited (Etats-Unis) 6,75 % Parts autodétenues 6,19 % Fidelity Management and Research (Etats-Unis) 3,13 % Chiffres clés Effectifs (à fin 2009) : Chiffres d affaires (2009) : 6 937,4 M ADEME 128

129 Xstrata Secteurs d activité Cartes électroniques : récupération des métaux précieux, via la division Xstrata Copper, Canada Accumulateurs Li-ion : récupération de Co, via la division Xstrata Nickel, Canada Informations légales Siège social : 25 Haymarket 4th Floor Panton House SW1Y 4EN Londres Royaume- Uni Année de création : 1926 (Südelektra AG) Forme juridique : Plc. (société anonyme) Capital social : $ (environ M ) Informations financières Capitalisation boursière (à fin 2009) : n.d. Places de cotation : Londres, Zürich Principaux actionnaires : Glencore International (Suisse) 34,38 % BlackRock Investment Management (Etats-Unis) 5,98 % Capital Research and Management (Etats-Unis) 4,94 % AXA (France) 3,02 % Chiffres clés Effectifs totaux (2009) : Effectifs divisions (2009) : (Xstrata Copper), (Xstrata Nickel) Chiffres d affaires (2009) : M$ (environ M ) ADEME 129

130 SYNTHESE TRANSVERSALE 1. CARACTERISTIQUES CLES DES APPLICATIONS ETUDIEES EN PHASE LES GISEMENTS DE METAUX RARES DANS LES APPLICATIONS ETUDIEES Le tableau ci-dessous récapitule pour chacune des applications étudiées en phase 2, les principales utilisations de l application, les gisements collectables de métaux rares en France quantifiés pour l année 2008 et les autres métaux rares étudiés dans ce rapport également utilisés dans ces applications. Applications Accumulateurs Liion Aimants Cartes électroniques Condensateurs Ecrans LCD Lampes fluo compactes LED Panneaux photovoltaïques Pots catalytiques Principales utilisations Appareils portables (téléphones, ordinateurs, etc.) Véhicules hybrides et électriques Appareils industriels EEE Véhicules Moteurs, alternateurs EEE Petits équipements électroniques (ordinateurs et téléphones portables) Téléviseurs, ordinateurs, téléphones portables Eclairage domestique Eclairage collectif Lampes EEE Résidentiel, tertiaire Champs terrestres Véhicules Estimation des gisements de métaux collectables en France en 2008 Cobalt (Co) : 180 t Lithium (Li) : 18 t Néodyme : > 140 t Praséodyme : < 160 t Dysprosium : 30 t Terbium : 1 t Argent : 60 t Palladium : 4 t Platine : 1 t Autres métaux présents - - Gallium Rhodium Ruthénium Tantale Tantale : de 30 à 80 t - Indium : 90 kg Terbium : < 25 t Europium : < 25 t Yttrium : > 120 t Gadolinium : < 25 t Lanthane : < 25 t Cérium : < 25 t - - Platine : 2 t Palladium : 0,3 t Rhodium : 0,5 t Terres Rares (terbium, europium, yttrium, gadolinium, lanthane, cérium) Argent, tantale - Gallium Germanium Argent Indium Gallium Germanium Terres Rares (lanthane, cérium, praséodyme, néodyme) ADEME 130

131 Applications Principales utilisations Estimation des gisements de métaux collectables en France en 2008 Autres métaux présents Poudres de polissage Verres Cristal Céramiques Cérium : 600 t Lanthane : 200 t Praséodyme : 60 t - Tableau 5 : Utilisations des applications étudiées et métaux rares impliqués Les 10 applications étudiées sont des applications de pointe, pour lesquelles plusieurs métaux rares sont associés (à l exception des condensateurs au tantale). On peut distinguer plusieurs stades de développement parmi ces applications. Les poudres de polissage, les lampes fluo-compactes et les aimants existent depuis plusieurs années et leur composition est globalement bien établie. Certaines applications existent depuis de nombreuses années et sont en évolution continue : - Les cartes électroniques et les condensateurs au tantale sous l effet des nombreuses innovations dans le domaine de l électronique ; - Les pots catalytiques sous l effet des réglementations anti-pollution et des innovations techniques. Des gisements collectables significatifs de produits en fin d usage sont ainsi déjà disponibles pour ces applications, avec des teneurs en métaux rares variables dans le temps. D autres applications en revanche sont encore en plein développement et le gisement de métaux rares dans les produits en fin d usage n est pas mobilisable avant plusieurs années : - Dans le cas des écrans LCD, les mises sur le marché ont débuté dans les années 2000 ; - Les panneaux photovoltaïques ont commencé à se démocratiser au cours des années 2000, entrainant le développement de nouvelles technologies ; - Pour les lampes à LED, les mises sur le marché viennent de débuter ; - Enfin, concernant les accumulateurs Li-ion, la commercialisation de véhicules électriques et hybrides devrait être amenée à se développer fortement d ici à Pour ces applications, les gisements collectables de produit en fin d usage sont actuellement en train d apparaître (pour les écrans LCD en particulier) et devraient devenir significatifs à plus ou moins long terme selon les cas (voir Figure 40) Ecrans LCD Lampes à LED 2025 Batteries Li-ion des véhicules 2030 Panneaux photovoltaïques hors d usage Figure 40 : Apparition de volumes significatifs de produits en fin d usage pour les applications en développement ADEME 131

132 1.2 FILIERES DE COLLECTE ET DE TRAITEMENT Pour chacune des applications, l état des lieux de la collecte, du traitement du produit et du recyclage des métaux rares étudiés est décrit ci-dessous. Applications Existence d'une filière de collecte en France Existence d'une filière de traitement en France Etat des lieux du recyclage des métaux rares Accumulateurs Liion Euro Dieuze Industrie (France) : Co recyclé pour la fabrication d aimants, Li dans les scories Recupyl (France - pilote préindustriel) : Co et Li recyclés (efficacité environ 99 %) SNAM (France) : Co vendu sous forme de cobaltite, Li recyclé par Floridienne Chimie (Belgique) Aimants Collecte au sein des DEEE et VHU mais pas de séparation des aimants Aimants traités avec les fractions métalliques, pas de récupération des métaux rares Cartes électroniques Prétraitement effectué en France (dépollution, broyage) mais pas de récupération des métaux rares Installation en cours de montage en France (Terra Nova) pour le traitement des cartes électroniques, affinage des métaux précieux visé Métaux précieux (argent et platinoïdes) recyclés en Belgique, en Allemagne, en Suède ou au Canada. Gallium dans les scories, non recyclé Condensateurs OUI pour les cartes électroniques mais pas de séparation des condensateurs Condensateurs traités avec les cartes électroniques, Tantale dans les scories du procédé, non récupéré ADEME 132

133 Applications Applications Existence d'une filière de collecte en France Existence d'une filière de traitement en France Ecrans LCD Démantèlement des écrans réalisé en France et dalles incinérées Dalles incinérées, pas de recyclage de l'indium Indium des écrans des téléphones portables récupéré par Umicore (Belgique) Traitement des écrans en France dès la fin de l année par un pilote préindustriel utilisant le procédé Recupyl avec récupération de In Lampes fluo compactes Broyage et séparation des fractions réalisés en France, poudres avec Terres Rares enfouies Pas de récupération des Terres Rares LED OUI pour les lampes à LED OUI pour les utilisations EEE, collecte des cartes électroniques mais pas de séparation des LED Traitement des lampes et prétraitement des cartes électroniques effectué en France mais pas de récupération des métaux rares Lampes à LED traitées en France avec tubes, pas de recyclage du gallium ni du germanium LED traitées avec les cartes électroniques, gallium et germanium dans les scories du procédé, non récupérés Panneaux photovoltaïques En cours de mise en place Traitement à l étranger pour silicium cristallin et CdTe et OUI à partir de 2012 pour CdTe (usine First Solar) Argent des panneaux en Si cristallin recyclé (Allemagne) Pots catalytiques Désemboitage réalisé en France mais pas de récupération des métaux rares Platinoïdes recyclés en Belgique et au Royaume-Uni Terres Rares non recyclées, se retrouvent dans les scories du procédé Poudres de polissage Pas de recyclage des Terres Rares des boues usagées Tableau 6 : Etat des lieux de la collecte, du traitement des produits et du recyclage des métaux rares ADEME 133

134 1.2.1 DEVELOPPEMENT DES FILIERES DE COLLECTE ET DE TRAITEMENT A l issue de l étude de ces 10 applications, on distingue plusieurs degrés de développement des filières de collecte et de traitement des déchets. Filière de collecte inexistante Dans le cas des poudres de polissage, qui sont des déchets non dangereux, aucune filière de collecte n a été mise en place. Les boues en fin d usage peuvent être stockées sur site mais sont en général mises en centre d enfouissement technique. En ce qui concerne les panneaux photovoltaïques, une filière de collecte est actuellement en cours de mise en place mais le gisement est quasi-nul. Filière de collecte existante mais pas de traitement spécifique Pour certaines applications liées à la filière DEEE telles que les aimants, les condensateurs et les LED, les déchets en fin d usage sont collectés au sein de la filière DEEE. De la même manière, les aimants des véhicules sont collectés au sein de la filière VHU. Les déchets de ces applications ne font cependant pas l objet d une collecte et d un traitement dédiés et ils sont ainsi traités au sein d autres déchets : - Les condensateurs et les LED des DEEE autres que les lampes sont traités avec les cartes électroniques, - Les lampes à LED sont traitées avec les lampes fluo-compactes, - Les aimants sont traités avec les métaux des DEEE et des VHU. Lors du traitement de ces déchets, certains métaux ou matériaux en quantité majoritaire sont ainsi récupérés et recyclés au détriment des métaux rares visés par notre étude. Il ne s agit pas forcément d une incompatibilité technique à recycler simultanément tous les métaux ou matériaux mais d un choix effectué par les recycleurs eux-mêmes en fonction de critères techniques et/ou économiques (coût de recyclage moins élevé, cours du métal ou du matériau recyclé plus intéressant, volumes plus importants, etc.). Lors du recyclage des applications suivantes, certains métaux rares ne sont ainsi pas recyclés: - Lors du traitement des cartes électroniques, les métaux précieux (argent et platinoïdes) sont récupérés mais le tantale, le gallium et le germanium se retrouvent dans les scories du procédé pour des raisons techniques et ne sont pas récupérés, - Lors du traitement des lampes fluo-compactes, le verre, les métaux usuels (fer, cuivre, aluminium) sont récupérés et recyclés mais le gallium et le germanium ne sont pas récupérés, - Lors du traitement des fractions métalliques des DEEE et VHU, les métaux usuels sont recyclés dans l industrie métallurgique mais les Terres Rares des aimants ne sont pas récupérées. Filière de collecte et de traitement existante mais pas de récupération des ou de certains métaux rares Pour d autres applications, des filières de collecte et de traitement dédiés existent mais les métaux rares ne sont pas récupérés. - Dans le cas des écrans LCD, les dalles LCD sont aujourd hui majoritairement incinérées et l indium n est ainsi pas récupéré. ADEME 134

135 - Pour les lampes fluo compactes, les poudres fluorescentes contenant les Terres Rares sont récupérées et enfouies. Enfin, dans certains cas, seuls certains métaux rares sont recyclés. - En ce qui concerne les pots catalytiques, une filière de collecte et de traitement spécifiques existe, cependant, seuls les platinoïdes sont à ce jour recyclés et les Terres Rares ne sont pas récupérées. En effet, les techniques existantes ne permettent actuellement pas une récupération simultanée des deux types de métaux et la récupération des platinoïdes est privilégiée pour des raisons économiques (cours des platinoïdes très élevé). - Pour les cartes électroniques, si les métaux précieux sont récupérés (argent et platinoïdes), le gallium n est pas recyclé. - En ce qui concerne les accumulateurs Li-ion, le cobalt est toujours récupéré, mais le lithium n est pas toujours valorisé à l issue du traitement. En ce qui concerne la localisation géographique des opérations de traitement et de recyclage des métaux rares, on distingue les cas suivants : Une filière de pré-traitement existe en France et certains métaux rares sont recyclés à l étranger (métaux précieux des cartes électroniques et des pots catalytiques) ; Une filière de pré-traitement et de traitement existe en France mais les métaux rares ne sont pas recyclés (écrans LCD, lampes fluo-compactes, lampes à LED) ; Une filière de pré-traitement, de traitement et de recyclage des métaux rares existe en France (pour les accumulateurs Li-ion avec recyclage du cobalt, ou du cobalt et du lithium à l échelle préindustrielle). En conclusion, seuls le cobalt et le lithium (à l échelle pré-industrielle) des accumulateurs Li-ion sont actuellement recyclés en France. L argent et les platinoïdes des cartes électroniques, les platinoïdes des pots catalytiques et l indium des téléphones portables ne sont pas recyclés en France mais leur recyclage est effectué à l étranger (Allemagne, Belgique, Suède, Canada), tout comme l argent des panneaux photovoltaïques en silicium cristallin (Allemagne). Les métaux suivants ne sont actuellement pas recyclés ni en France, ni ailleurs : Le tantale des condensateurs, L indium des écrans LCD (autres que téléphones portables) et des panneaux photovoltaïques, Le gallium des cartes électroniques, des LED et des panneaux photovoltaïques, Le germanium des LED et des panneaux photovoltaïques, Les Terres Rares des aimants (néodyme, praséodyme, dysprosium, terbium), des lampes fluocompactes (terbium, europium, yttrium, gadolinium, lanthane, cérium), des pots catalytiques (lanthane, cérium, praséodyme, néodyme) et des poudres de polissage (cérium, lanthane, praséodyme). ADEME 135

136 1.3 AUTRES PRATIQUES DANS LE MONDE Le tableau suivant récapitule les bonnes pratiques identifiées dans le monde, relatives à la collecte ou au traitement des applications étudiées. Applications Autres pratiques dans le monde Accumulateurs Li-ion Aimants Cartes électroniques Condensateurs Ecrans LCD Lampes fluo compactes LED Panneaux photovoltaïques Pots catalytiques Poudres de polissage Collecte : Filière aux Etats-Unis : programme volontaire Call2Recycle de reprise et de recyclage des accumulateurs financé par les producteurs Recyclage : Procédé Recupyl (Singapour) : Co et Li recyclés (efficacité environ 99 %) Umicore (Suède/Belgique) : Co recyclé, Li valorisé par d autres industries via les scories Toxco (Canada) : Co et Li recyclés Recyclage : Procédé Neomax (Japon), recyclage des chutes de production Recyclage : Métaux précieux (argent et platinoïdes) recyclés en Allemagne (Aurubis), en Belgique (Umicore), en Suède (Boliden) ou au Canada (Xstrata). Recyclage : Des techniques de recyclage du tantale des déchets de production des condensateurs existent et sont mises en application ; le recyclage serait effectué en Asie. Recyclage : Umicore (Belgique) : recyclage d In des écrans de téléphones portables Umicore (Etats-Unis) : recyclage d In des chutes de production de la couche ITO Recyclage : Procédé de recyclage utilisé en Europe à la fin des années 2000, abandonné depuis. Aucune pratique spécifique identifiée en Europe ou dans le monde au cours de l étude. Collecte : Mise en place progressive d une filière de collecte à l initiative des producteurs avec PV Cycle PV Recycling (Etats-Unis) : entreprise visant à organiser la collecte et le traitement des panneaux en fin d usage Recyclage : Sunicon (Allemagne) : valorisation des panneaux en silicium cristallin Ag récupéré First Solar (Allemagne et Etats-Unis) : valorisation des panneaux en CdTe pas de métaux rares Umicore : Ag des chutes de production des cellules en silicium cristallin recyclé (Allemagne), In des chutes de production de la couche ITO des cellules en silicium amorphe recyclé (Etats-Unis), In et Ga des chutes de production des couches minces CIGS recyclés (Etats- Unis) Recyclage : Platinoïdes recyclés en Belgique (Umicore) et au Royaume-Uni (Johnson Matthey, BASF) La filière est organisée de façon similaire dans toute l Europe avec ces trois recycleurs principaux. Recyclage : Murata Kogyo (Japon), système de recyclage des boues usagées dispositif inefficace à ce jour pour les boues contenant des Terres Rares Tableau 7 : Autres pratiques relatives à la collecte ou au traitement identifiées dans le monde ADEME 136

137 1.3.1 AUTRES PRATIQUES RELATIVES A LA COLLECTE Une bonne pratique relative à la collecte a été identifiée pour les accumulateurs Li-ion avec le programme volontaire de Call2Recycle aux Etats-Unis et au Canada. Une initiative volontaire de collecte a été identifiée à l échelle européenne pour les panneaux photovoltaïques avec PV Cycle, cette bonne pratique étant actuellement en cours de développement. Pour la majorité des applications, aucune bonne pratique spécifique de collecte n a été identifiée. Les filières de collecte pour les applications étudiées sont ainsi plus organisées en France (et en Europe) que dans le monde ou similaires. Il est à noter que dans le cas des applications relevant des réglementations DEEE (cartes électroniques, lampes à LED et par extension condensateurs, autres LED et aimants) et VHU (aimants et pots catalytiques) les filières sont organisées de manières similaires en Europe AUTRES PRATIQUES RELATIVES AU TRAITEMENT Plusieurs types d autres pratiques pour le traitement des applications étudiées ont été identifiés. Des pratiques de récupération de certains métaux rares actuellement non récupérés en France ont été identifiées : - Dans le cas des pots catalytiques et des cartes électroniques, le recyclage des platinoïdes est effectué dans certains pays européens (Belgique, Royaume-Uni pour les pots catalytiques et Belgique, Allemagne, Suède et Canada pour les cartes électroniques). Le recyclage de l argent des cartes électroniques est également effectué en Belgique, en Allemagne, en Suède et au Canada. Pour les écrans LCD des téléphones portables, l indium peut être recyclé en Belgique ; - Dans le cas des accumulateurs Li-ion, une unité de Recupyl à Singapour permet le recyclage du cobalt et du lithium au stade industriel (en France il s agit pour l instant d un pilote) ; - Dans le cas des lampes fluocompactes, un procédé de séparation des poudres contenant les différentes Terres Rares a été mis en application en Europe pendant plusieurs années mais il a cependant été abandonné en raison de son coût trop important ; - Dans le cas des panneaux photovoltaïques au silicium cristallin, le procédé de recyclage mis en œuvre par Sunicon en Allemagne permet la récupération de l argent. Des pratiques de traitement des déchets de production ont été identifiées, ce qui peut donner des pistes pour le recyclage des déchets en fin d usage lorsqu aucune technique n est actuellement développée (cas des condensateurs au tantale, de certains panneaux photovoltaïques et des aimants). Des pratiques de recyclage par lesquelles les métaux rares ne sont pas récupérés ont également été identifiées : - C est le cas pour les procédés identifiés pour les cartes électroniques et les pots catalytiques, le gallium des cartes et les Terres Rares des pots n étant pas récupérés ; - Dans le cas des poudres de polissage, le procédé ne permet pas la récupération des Terres Rares à ce stade. ADEME 137

138 Etude du potentiel de recyclage de certains métaux rares Juillet 2010 Si ces pratiques ne permettent pas le recyclage des ou de certains métaux rares contenus, ces pratiques montrent cependant l existence de procédés de recyclage pour les applications étudiées. Ces procédés pourraient à l avenir être éventuellement modifiés ou développés pour permettre la récupération des ou de certains métaux rares. En revanche, aucune pratique spécifique n a été identifiée au cours de l étude pour les LED. 1.4 ETAT DES LIEUX DE LA RECHERCHE Dans le tableau suivant sont rassemblés les projets de recherche identifiés pour les 10 applications étudiées. Applications Initiateur Lieu Description Métaux rares concernés Euro Dieuze Industrie Recyclage des accumulateurs des véhicules hybrides et électriques (adaptable aux accumulateurs industriels) Recyclage Co et Li Accumulateurs Liion Aimants Cartes électroniques Condensateurs Umicore Recherche universitaire Terra Nova projet Eldorado University of Tokyo Construction d une usine pilote utilisant un procédé amélioré dimensionnée pour le traitement de tous les types d accumulateurs, et développement d une technique de démontage des gros accumulateurs Recyclage des aimants frittés récupération des poudres magnétiques pour la fabrication de nouveaux aimants Installation de traitement des cartes électroniques - en cours de montage, et développement d un procédé de recyclage des métaux précieux Recyclage de condensateurs défectueux projet terminé en 2005 Co recyclé, Li valorisé dans les scories Terres Rares (Nd, Pr, Dy, Tb, Gd) Ag, Pd, Pt, Rh, Ru Ta ADEME 138

139 Etude du potentiel de recyclage de certains métaux rares Juillet 2010 Applications Ecrans LCD Lampes fluo compactes LED Panneaux photovoltaïques Pots catalytiques Initiateur Lieu Description Akita Rare Metals Co., Ltd. (groupe Dowa) Tsinghua University COVED projet RM- Pulse ENVIE 2E projet MEDUSA Recupyl Rhodia, BRGM, INPL, CREED projet VALOPLUS Recherche universitaire Aucun projet identifié en Europe ou dans le monde au cours de l étude. Recupyl Brookhaven National Laboratory Rhodia Asie Techniques de recyclage en développées pour les plaques de transfert de l oxyde d indium Techniques de recyclage en développement Mise au point d un procédé d extraction par puissance pulsée démarrage envisagé en septembre 2010 Mise au point d un procédé de démantèlement et de traitement des écrans Procédé mis au point avec dissolution chimique, construction d un pilote préindustriel prévu Séparation des poudres pour réutilisation, ou pour l extraction des Terres Rares en vue d une application industrielle Mise au point de techniques de séparation des poudres en laboratoire Recyclage des panneaux en silicium amorphe 2 projets de recherche sur le recyclage des panneaux à couche mince de type CIGS Projet concernant la récupération des Terres Rares terminé, non abouti Métaux rares concernés In In In In, Terres Rares In Terres Rares (Tb, Eu, Y, Gd, La, Ce) Terres Rares (Tb, Eu, Y, Gd, La, Ce) Ag, In In Terres Rares (La, Ce, Pr, Nd) Poudres de polissage Recherche universitaire Recherche industrielle Mise au point de techniques de purification partielle des boues usagées en laboratoire Développement de dispositifs pour le recyclage des boues usagées Pas de recyclage des Terres Rares Pas de recyclage des Terres Rares Tableau 8 : Projets de R&D identifiés en France et dans le monde Pour certains métaux, plusieurs projets de recherche ont été identifiés : Les métaux précieux (argent et platinoïdes) A l issue de la partie précédente, nous avons pu constater que les filières de recyclage pour ces métaux sont en place. En raison de l intérêt économique de ces métaux, des projets sont toujours développés à leur sujet. Ainsi, une unité de traitement des cartes électroniques est actuellement en cours de montage en France (projet Eldorado, Terra Nova). ADEME 139

140 Les Terres Rares Des projets sont en cours en France mais aussi au Royaume-Uni et en Asie (en particulier au Japon). Ces projets sont au stade de la recherche amont, excepté pour le projet de récupération des Terres Rares des pots catalytiques (France) qui avait été mené jusqu au stade de pilote de démonstration mais qui a été abandonné pour des raisons économiques. Le cobalt et le lithium Le recyclage des accumulateurs des véhicules est déjà préparé. L extraction du lithium est à l étude. L indium Le recyclage de l Indium des écrans LCD est très étudié, dans le monde et en France. La construction d une unité préindustrielle en France est en cours (procédé développé par Recupyl). Il est cependant important de constater qu aucun projet n a été identifié pour les métaux suivants : Le gallium (cartes électroniques, LED), Le germanium (LED, panneaux photovoltaïques). 2. FREINS AU RECYCLAGE ET LEVIERS PROPOSES 2.1 FREINS AU RECYCLAGE DES METAUX RARES EN GENERAL Pour les applications étudiées, les métaux rares ont la particularité d être utilisés en quantités très faibles et combinés à plusieurs (excepté le tantale dans les condensateurs qui se retrouve cependant parmi les autres métaux rares des cartes électroniques). Deux freins techniques peuvent être ainsi d abord évoqués de façon globale : La faible concentration des métaux dans chacun des déchets étudiés, La nécessité de développer des procédés permettant la récupération de plusieurs métaux rares aux propriétés chimiques et mécaniques variées. Des freins et des leviers particuliers à chaque application ont été identifiés, en fonction de l état de la filière de collecte, de traitement, de recyclage des caractéristiques spécifiques à chacune des applications. 2.2 APPLICATIONS AVEC FILIERE DE COLLECTE INEXISTANTE Le tableau ci-dessous récapitule les freins et leviers proposés pour les poudres de polissage et les panneaux photovoltaïques. ADEME 140

141 Tableau 9 : Freins et leviers pour le recyclage des applications sans filière de collecte La collecte de ces applications n est pas organisée pour des raisons différentes. En effet, dans le cas des panneaux photovoltaïques, le gisement n est pas encore mobilisable et une filière de collecte est en cours d organisation. Du fait de l utilisation des panneaux photovoltaïques en tant que «technologie verte», on peut constater que le recyclage est à l étude et à ce stade le frein au traitement est lié à la disponibilité des gisements. En ce qui concerne les poudres cependant, un gisement serait mobilisable depuis de nombreuses années mais aucun système n a été mis en place et aucune technique de recyclage n est développée. 2.3 APPLICATIONS AVEC FILIERE DE COLLECTE EXISTANTE MAIS PAS DE TRAITEMENT SPECIFIQUE Le tableau ci-dessous récapitule les freins identifiés et les leviers proposés pour les aimants, les condensateurs et les LED. ADEME 141

142 Tableau 10 : Freins et leviers pour le recyclage des applications avec une filière de collecte existante mais pas de traitement spécifique Les freins au traitement spécifique de ces applications sont principalement d ordre technique (difficulté de séparation des éléments et incompatibilité des procédés de récupération des métaux précieux avec la récupération du gallium, du germanium et du tantale) et économique (coût important des procédés de séparation), avec un frein organisationnel dans le cas des aimants. On peut constater que ce sont dans ces cas-là surtout des mesures d ordre économique pour inciter la recherche et le développement de technologies innovantes qui pourraient permettre de lever ces freins et de mettre en place un traitement spécifique pour la récupération des métaux rares. A noter : la recherche pourrait être incitée et financée directement par l Etat ou stimulée par l Etat via des mesures réglementaires imposant de privilégier le recyclage des métaux rares et financée par les industriels eux-mêmes. 2.4 APPLICATIONS AVEC FILIERE DE COLLECTE ET DE TRAITEMENT EXISTANTE MAIS PAS DE RECUPERATION DES METAUX RARES Le tableau suivant récapitule les freins identifiés et les leviers proposés pour les écrans LCD et les lampes fluo compactes. ADEME 142

143 Tableau 11 : Freins et leviers pour les applications avec une filière de collecte et de traitement existante mais pas de récupération des métaux rares Pour ces applications, les filières de collecte et de traitement existent en France mais les métaux rares ne sont cependant pas récupérés pour des raisons très variées : réglementaires, économiques, techniques ou organisationnelles. Les pistes d action proposées pour lever ces freins sont cependant de deux ordres différents : d ordre réglementaire (extension du champ de collecte des écrans pour accroitre le gisement collecté, réglementation privilégiant le recyclage des métaux rares) et d ordre économique (intensifier la recherche appliquée). 2.5 APPLICATIONS AVEC FILIERE DE COLLECTE ET DE TRAITEMENT EXISTANTE MAIS RECUPERATION DE CERTAINS METAUX RARES UNIQUEMENT Le tableau suivant récapitule les freins identifiés et les leviers proposés pour les accumulateurs Li-ion, les cartes électroniques et les pots catalytiques. ADEME 143

144 Tableau 12 : Freins et leviers pour les applications avec une filière de collecte et de traitement existante mais une récupération certains métaux rares uniquement Dans le cas des accumulateurs Li-ion et des cartes électroniques, des freins liés à la collecte et donc au recyclage de tous les métaux rares qu ils contiennent ont été identifiés (faible taux de collecte et phénomène grenier, difficulté de séparation dans le cas des accumulateurs et exportations de DEEE et/ou de cartes électroniques). Des leviers d ordre organisationnels peuvent être proposés pour améliorer la collecte et l exploitation du gisement disponible. Les freins à la récupération des métaux rares non recyclés pour l instant (lithium des accumulateurs, gallium des cartes électroniques et Terres Rares des pots catalytiques) sont d ordre technique et économique. D un point de vue économique, les procédés mis au point permettent la récupération des métaux en quantité plus importante (cas du cobalt) ou dont les prix sont plus élevés (cas des métaux précieux). Les autres métaux rares (lithium, gallium et Terres Rares) se retrouvent alors dans les scories à l issue du procédé. Afin d inciter le recyclage de ces métaux rares pour l instant non récupérés, des mesures d ordre réglementaire (privilégier le recyclage de certains métaux rares) ou économiques (soutien au développement de nouveaux procédés) devraient être privilégiées. ADEME 144