Thèse en cours

Récupération sélective de métaux à partir des mâchefers d'incinérateurs d'ordures ménagères
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Triangle exclamation pleinLa soutenance a eu lieu le 19/12/2023. Le document qui a justifié du diplôme est en cours de traitement par l'établissement de soutenance.
Auteur / Autrice : Mathilde Perrin
Direction : Jonathan Deseure
Type : Projet de thèse
Discipline(s) : 2MGE - Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie
Date : Inscription en doctorat le
Soutenance le 19/12/2023
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-Chimie des Matériaux et des Interfaces.
Jury : Président / Présidente : Gérard Mortha
Examinateurs / Examinatrices : Jonathan Deseure, Alexandre Chagnes, Lucie Coudert, Laurent Cassayre
Rapporteurs / Rapporteuses : Alexandre Chagnes, Lucie Coudert

Mots clés

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Résumé

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La thèse s’inscrit dans le cadre du projet Européen nommé Refina visant le développement des procédés innovants pour le traitement de la fraction fine de mâchefers provenant des incinérateurs de déchets ménagers. En effet, la fraction fine de ce résidu de l’incinération de nos ordures ménagères n’est pas valorisée en Europe principalement en raison de son contenu important en métaux lixiviables. En parallèle, la diminution surfaces disponibles pour son enfouissement, le coût de celui-ci ainsi que l’augmentation des consommations de métaux et de sable ont poussé à s’intéresser à ce résidu. Il présente, en effet, des concentrations en certains métaux, tels que le cuivre, proches des minerais à basse teneur aujourd’hui exploités (environ 0,3 wt%) et sa granularité est déjà réduite à celle d’un sable (inférieure à 2 mm). Les partenaires du projet ont travaillé sur trois grandes voies de valorisation de ce résidu pour étudier la faisabilité de réemploi de ce solide : la concentration physique des métaux, la valorisation du solide dans des bétons alvéolés et le développement d’un procédé hydrométallurgique pour la récupération des métaux d’intérêt. C’est cette dernière partie qui constitue ce projet de thèse. Après caractérisation du solide brut, le choix des métaux d’intérêt s’est porté en priorité sur le cuivre, puis le zinc. Dans le les fractions concentrées issues de séparation physique, la récupération du nickel et de l’argent pourraient être envisagés. Ainsi, en premier lieu, la fraction brute issue du procédé d’incinération a été traitée par voie hydrométallurgique avec des contraintes fortes concernant notamment les volumes importants à traiter ainsi qu’une abondance d’éléments accompagnateurs divers et de minéraux carbonatés. Dans une seconde partie de la thèse, le procédé hydrométallurgique a été adapté à l’emploi de matériaux préconcentrés en cuivre par voie physique en entrée du procédé développé dans la première partie de la thèse. Enfin, une dernière partie concerne l’analyse environnementale et économique du procédé complet développé dans le cadre du projet Refina. L’objectif de cette partie est d’estimer le les éventuelles bénéfices environnementales et économiques du procédé développé et également identifier les leviers d’amélioration. Le rendement de la lixiviation du cuivre et du zinc peut atteindre respectivement 90 et 70 % que ce soit à partir du mâchefer brut ou du mâchefer concentré. Ces éléments sont ensuite récupérés sous forme de cuivre métallique dont la pureté excède les 99,6 % avec l’argent comme impureté majeure et sous forme ZnAl2O4 pour le zinc. L’analyse environnementale et économique montre que la valorisation des mâchefers dans les bétons est la voie de valorisation la plus économiquement viable mais permet également de créer un réel impact positif sur l’environnement . La valorisation des métaux par voie hydrométallurgique en plus de la valorisation dans les bétons représente un coût économique plus important mais permet de générer davantage d’impacts positifs sur l’environnement notamment dans les catégories d’impacts liées à l’appauvrissement en ressources.