Valorisation des matériaux issus du traitement des écrans plats (LCD)

Recovery of materials from the treatment of LCD flat screens

• Auteur / Autrice : Ana Luisa Barrera Almeida
• Direction : Ulrich Maschke, Philippe Supiot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 07/01/2022
• Etablissement(s) : Université de Lille (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité Matériaux et Transformations (Lille ; 2010-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurence Noirez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Corinne Foissac, Christophe Blanc, Corinne Binet, Ludivine Dumont
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurence Noirez, Philippe Ancia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxyde d'indium-étain

Purification

Cristaux liquides

Systèmes d'affichage à cristaux liquides

Recyclage

Déchets électroniques

Mots clés libres

Impuretés ioniques

Nanoparticules de diamant

LCD

Liquid crystals

ITO

Recovery

Characterization

WEEE

Résumé

Les équipements électriques et électroniques (EEE) sont devenus un élément essentiel de notre vie quotidienne. Une grande partie de la population mondiale bénéficie d’un niveau de vie plus élevé, grâce à leur disponibilité, leur utilisation généralisée et leur accès facile. Cependant, la façon dont nous produisons, consommons et traitons les déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) n'est pas durable sur le long terme. En Europe, malgré l’instauration de la législation la plus avancée au monde en matière de déchets moins de 50% d’entre eux sont convenablement collectés et recyclés. Depuis quelques années l’entreprise ENVIE2E du Nord, filiale du groupe Vitamine T, en partenariat avec l’Unité des Matériaux et Transformations (UMET), s’est engagée à réaliser des travaux expérimentaux visant la récupération et le retraitement de certains DEEE. Dans ce cadre, l’objectif général de cette thèse se focalise sur la valorisation des cristaux liquides (CLs) ainsi que d’autres matériaux de valeur comme l’oxyde d’indium/étain (ITO) et les feuilles polymériques présents dans les écrans d’affichage à cristaux liquides (LCD pour Liquid Crystal Display) en fin de vie. Une ligne de démantèlement ordonnée et manuelle des écrans LCD est mise en place chez ENVIE 2E pour le recyclage différencié des cartes électroniques, des lampes à cathode froide pouvant contenir du mercure, des polymères, des métaux et d’autres matériaux de valeur. Il existe également une ligne d’extraction de CLs où les panneaux LCD sont ouverts et exposés à un bain de solvant organique activé par ultrasons. La solution obtenue contient les CLs, le solvant ainsi que des impuretés organiques et inorganiques. La première partie de cette étude consiste à purifier et caractériser les CLs en utilisant des techniques chimiques, thermiques, optiques et diélectriques. Une étude sur l’influence de l’ajout de nanoparticules de diamant aux CLs purifiés a également été effectuée. La deuxième partie consiste à récupérer l’indium des panneaux LCD. Le procédé d’extraction est basé sur leur réduction de taille et leur lixiviation. Finalement, la caractérisation des feuilles polymériques est effectuée afin de connaitre leur composition et donc leur éventuel recyclage.

Electrical and electronic equipment (EEE) has become an essential part of our daily lives. Much of the world's population enjoys a higher standard of living, thanks to their availability, widespread use, and easy access. However, the way we produce, consume, and treat waste electrical and electronic equipment (WEEE) is not sustainable in the long term. In Europe, despite having the most advanced waste legislation in the world, less than 50% of WEEE is properly collected and recycled. For several years, the company ENVIE2E du Nord, a subsidiary of the Vitamine T group, in partnership with l’Unité des Matériaux et Transformations (UMET), has been engaged in experimental work aimed at the recovery and reprocessing of certain WEEE. In this context, the general objective of this thesis focuses on the recovery of liquid crystals (LCs) as well as other valuable materials such as indium/tin oxide (ITO) and optical foils present in end-of-life liquid crystal displays (LCDs). An orderly, manual LCD dismantling line is in place at ENVIE 2E for differentiated recycling of electronic boards, cold cathode lamps that may contain mercury, polymers, metals, and other valuable materials. There is also an extraction line where LCD panels are opened and exposed to an ultrasonically activated organic solvent bath to recover LCs. The resulting solution contains the LCs, the solvent, and organic and inorganic impurities. The first part of this study consists in purifying and characterizing the LCs using chemical, thermal, optical, and dielectric techniques. A study on the influence of adding diamond nanoparticles to purified LCs was also performed. The second part consists in recovering indium from LCD panels. The extraction process is based on their size reduction and leaching. Finally, the characterization of the optical foils is carried out to know their composition and thus their recyclability.