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
Mots clés libres
Résumé
La thèse sinscrit 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 lincinération de nos ordures ménagères nest 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 laugmentation des consommations de métaux et de sable ont poussé à sintéresser à ce résidu. Il présente, en effet, des concentrations en certains métaux, tels que le cuivre, proches des minerais à basse teneur aujourdhui exploités (environ 0,3 wt%) et sa granularité est déjà réduite à celle dun 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 dun procédé hydrométallurgique pour la récupération des métaux dintérêt. Cest cette dernière partie qui constitue ce projet de thèse. Après caractérisation du solide brut, le choix des métaux dintérêt sest porté en priorité sur le cuivre, puis le zinc. Dans le les fractions concentrées issues de séparation physique, la récupération du nickel et de largent pourraient être envisagés. Ainsi, en premier lieu, la fraction brute issue du procédé dincinération a été traitée par voie hydrométallurgique avec des contraintes fortes concernant notamment les volumes importants à traiter ainsi quune abondance déléments accompagnateurs divers et de minéraux carbonatés. Dans une seconde partie de la thèse, le procédé hydrométallurgique a été adapté à lemploi 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 lanalyse environnementale et économique du procédé complet développé dans le cadre du projet Refina. Lobjectif de cette partie est destimer le les éventuelles bénéfices environnementales et économiques du procédé développé et également identifier les leviers damélioration. 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 largent comme impureté majeure et sous forme ZnAl2O4 pour le zinc. Lanalyse 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 lenvironnement . 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 dimpacts positifs sur lenvironnement notamment dans les catégories dimpacts liées à lappauvrissement en ressources.