Perspective nouvelle pour la récupération de l'indium issu des e-déchets par électrodéposition dans les liquides ioniques à température ambiante

par Youssouf Traore

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Micheline Draye.

Le président du jury était Stéphane Pellet-Rostaing.

Le jury était composé de Micheline Draye, Nathalie Kardos, Sophie Legeai.

Les rapporteurs étaient Alain Favre-Reguillon, Jean-Yves Hihn.


  • Résumé

    Face à une croissance effrénée de la demande en indium et aux enjeux à la fois socio-économiques et politiques potentiels qu'il représente, le recyclage de l'indium contenu dans les équipements en fin de vie reste la seule alternative pour remédier à des risques de pénuries. Au-delà des aspects économique et stratégique, le recyclage de l'indium peut permettre de préserver l'environnement en évitant l'exploitation à grande échelle des gisements de minerais contenant l'indium. Par ailleurs, la toxicité de l'indium justifie à elle seule le développement de procédés de traitement de déchets en contenant. Pourtant, la récupération de l'indium à partir de déchets électroniques est actuellement assez peu développée, mis à part au Japon, où plusieurs procédés existent à l'échelle industrielle. Ces procédés sont toutefois peu respectueux de l'environnement et fortement énergivores. Dans ce travail de doctorat, le recyclage de l'indium par extraction liquide/liquide dans un liquide ionique suivie de son électrodéposition in situ nous est apparu comme un procédé prometteur, permettant de s'affranchir de l'étape souvent difficile de dés-extraction du cation métallique. Parmi les liquides ioniques que nous avons synthétisés et caractérisés, en termes de structure et de propriétés physico-chimiques, le bis(trifluorométhylsulfonyl) amidure de 1-butyl-1-éthylpipéridinium (BEPipNTf2) s'est avéré le plus adapté du fait de sa bonne stabilité cathodique, de sa faible viscosité, de son caractère hydrophobe et peu hygroscopique. Nous avons montré qu'en synergie avec l'oxyde de trioctylphosphine (TOPO) comme extractant, il est possible d'extraire plus de 90% de l'indium contenu dans une phase aqueuse 10-2 M en HCl. Le système électrochimique In(III)/In(0) dans le BEPipNTf2 a alors été étudié en présence de chlorures, d'eau, d'oxygène et de TOPO, espèces présentes à l'issue de l'étape d'extraction liquide/liquide de l'In(III). Une étude détaillée de l'influence des ions chlorures a notamment été réalisée, mettant en évidence la formation de chlorocomplexes d'indium lors de l'application d'un potentiel cathodique de réduction de l'In(III), ce qui modifie considérablement les caractéristiques électrochimiques du système In(III)/In(0). Les résultats obtenus montrent qu'il est possible d'électrodéposer de l'In(III) sous sa forme métallique dans le domaine de stabilité électrochimique du liquide ionique, et ceci de façon non réversible en présence de TOPO, dont l'électroactivité dans le domaine de potentiel correspondant porte néanmoins à croire que la réduction pourrait entraîner la présence d'impuretés organiques dans le dépôt d'indium et limiter la quantité de métal déposée.

  • Titre traduit

    New perspective for indium recovery from e-waste by electrodeposition in room temperature ionic liquids


  • Résumé

    Faced with explosive growth in demand for indium and, faced with challenges to both socio-economic and political potential it represents, the recycling of indium content in the equipments of end of life remains the only alternative to address risk of shortages. Beyond the economic and strategic aspects, recycling of indium can help preserving the environment by preventing large-scale exploitation of mineral ores containing indium. In addition, the toxicity of indium alone justifies the development of methods for treating waste containing indium. However, the recovery of indium from electronic waste is currently fairly limited, except in Japan where there are several processes at an industrial scale. However, these processes are not environmentally friendly and are energy-intensive In this PhD work, recycling of indium by liquid / liquid extraction in an ionic liquid followed by its electrodeposition in situ appeared to us as a promising process, to overcome the often difficult step of de-extraction of the metal cation. Among the ionic liquids that we have synthesized and characterized in terms of structure and of physicochemical properties, 1-butyl-1-ethylpiperidinium bis(trifluoromethylsulfonyl) imide (BEPipNTf2) has been shown most suitable because of its cathodic stability, its low viscosity, its hydrophobic and weakly hygroscopic character. We have shown that in synergy with the trioctylphosphine oxide (TOPO) as extractant, it is possible to extract more than 90% of the indium contained in a 10-2 M HCl aqueous phase. The electrochemical system In(III)/In(0) in the BEPipNTf2 was then studied in the presence of chlorides, of water, of oxygen and of TOPO, which are the species present after the liquid/liquid extraction step of the In(IIII). A detailed study of the influence of chloride ions has been particularly carried out, highlighting the formation of chlorocomplexes of indium when applying a cathodic potential of reduction of In(III), which significantly changes the electrochemical characteristics of the system In(III)/In(0), The results obtained show that indium (III) can be electrodeposited in its metallic form in the range of electrochemical stability of the ionic liquid and that this is non-reversible in presence of TOPO, whose electroactivity in the corresponding potential range suggests that the reduction could result in the presence of organic impurities in the deposition of indium and could limit the amount of metal deposited.


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