Une start-up néo-zélandaise utilise des microbes pour aspirer l’or solide des déchets électroniques
Les organismes microscopiques peuvent extraire les métaux précieux des appareils jetés
TLe monde produit 50 millions de tonnes de déchets électroniques chaque année – l’équivalent de 4 500 tours Eiffel ou 125 000 avions gros porteurs – d’anciens ordinateurs, d’écrans jetés, de smartphones cassés et de tablettes endommagées. Les déchets électroniques sont le flux de déchets qui croît le plus rapidement au monde, mais ils contiennent également des métaux essentiels à la technologie qui pourraient bientôt manquer.
À mesure que notre dépendance à la technologie augmente, il est de plus en plus nécessaire de réduire les déchets électroniques tout en conservant les métaux essentiels à la construction de produits technologiques. La solution peut résider dans le plus petit des organismes: les microbes. Ces formes de vie microscopiques peuvent extraire des métaux tels que le cobalt, l’or et le platine des appareils que nous jetons dans les décharges.
«Les microbes peuvent faciliter certains processus qui nécessiteraient autrement des températures élevées et d’autres conditions extrêmes», explique Anna Kaksonen, qui dirige le groupe de biotechnologie et de biologie synthétique de l’Organisation de recherche scientifique et industrielle du Commonwealth, l’agence nationale australienne de recherche scientifique. «Dans certains cas, ils offrent une alternative plus durable que les traditionnels pyrométallurgique ou hydrométallurgique processus. «
La pyrométallurgie applique de la chaleur pour récupérer les métaux, tandis que l’hydrométallurgie utilise des produits chimiques. La biolixiviation, quant à elle, utilise des microbes pour faire le travail. Ce n’est pas une technique nouvelle – les opérateurs miniers l’utilisent pour extraire les métaux des minerais – mais il n’est pas encore largement utilisé dans le recyclage des déchets électroniques car il est généralement plus lent que l’extraction conventionnelle et ne peut pas récupérer autant de métal que d’autres méthodes. Cependant, il est prometteur en tant que processus plus écologique pour le sauvetage des déchets électroniques, car les méthodes basées sur la chaleur utilisent beaucoup d’énergie et libèrent des gaz dangereux, et les méthodes chimiques produisent des flux de déchets toxiques.
Démarrage basé en Nouvelle-Zélande Mint Innovation est une entreprise qui tente d’intégrer les microbes dans le courant dominant. « Il est né de l’idée que les microbes peuvent prendre un déchet et le transformer en quelque chose de précieux », explique Thomas Hansen, directeur commercial de l’entreprise. «L’électronique a beaucoup de déchets, et si nous pouvions en extraire les métaux précieux? Et si nous pouvions extraire l’or des déchets électroniques? » Le co-fondateur et PDG Will Barker a précédemment travaillé chez LanzaTech, une entreprise qui utilise des bactéries pour transformer les émissions de carbone des usines en carburant, également basée en Nouvelle-Zélande, où la minimisation des déchets est une priorité.
La société commence son processus de récupération d’or en broyant des cartes de circuits imprimés, des bâtons de RAM, des processeurs et d’autres pièces métalliques contenant des appareils électroniques en une poudre semblable à du sable, qui passe par un lessivage processus qui produit un liquide avec tous les métaux dissous.
«Nous dissolvons d’abord tous les métaux de base réactifs – tels que le fer, le cuivre et l’aluminium – et les récupérer par divers processus. Nous utilisons électrolyse pour extraire le cuivre, par exemple », explique Hansen, se référant au processus d’utilisation du courant électrique pour extraire les métaux.
Après cela, ils utilisent des microbes pour extraire plus de métaux précieux. «Une fois que les métaux de base sont sortis, il est plus facile d’obtenir de l’or», explique Hansen. « L’or est difficile à traiter chimiquement car il n’est pas réactif – c’est le dernier métal qui se dissout et le premier à tomber des solutions. »
«L’électronique a beaucoup de déchets, et si nous pouvions en extraire les métaux précieux? Et si nous pouvions extraire l’or des déchets électroniques? »
L’équipe ajoute eau régale (Latin pour «eau royale»), un mélange d’acides suffisamment forts pour dissoudre l’or – à la solution, puis il ajoute l’ingrédient clé: Cupriavidus metallidurans microbes. Ces minuscules organismes agissent comme une éponge, aspirant et absorbant l’or dissous.
Ensuite, la solution est passée à travers une centrifugeuse, qui fait tourner les microbes riches en or pour produire une boue violacée. «Parce que l’or devient violet au niveau des nanoparticules, vous obtenez ce genre de choses qui ressemble un peu à Silly Putty, avec quelques impuretés mais principalement les structures organiques des microbes et de l’or », explique Hansen. Cette matière organique est brûlée, laissant une cendre métallique qui subit des processus métallurgiques traditionnels pour la transformer en or massif.
L’or n’est que la pointe de l’iceberg des métaux précieux. «Les microbes ont une affinité pour d’autres métaux tels que le palladium, le platine et le rhodium», explique Hansen. «Nous voulons examiner non seulement les déchets électroniques, mais tout flux de déchets contenant des métaux précieux comme les cendres d’incinération des déchets municipaux. Cela pourrait signifier utiliser différents microbes ou modifier légèrement notre chimie. »
Des chercheurs ailleurs expérimentent déjà différents organismes et différentes approches. Une équipe du Laboratoire national de l’Idaho (INL) utilise Gluconobacter oxydans bactéries, qui produisent des acides organiques qui dissolvent les éléments des terres rares, par biolixiviation. Pendant ce temps, des chercheurs de l’Université nationale de Singapour (NUS) utilisent Chromobacterium violaceum bactéries capables de produire du cyanure d’hydrogène. Lorsqu’elles sont placées dans une solution contenant de l’or, ces bactéries se lier aux atomes d’or et attrapez-les.
Une différence clé dans ces approches est que, alors que les chercheurs de l’INL et du NUS n’utilisent que des microbes pour la biolixiviation, Mint Innovation utilise également des produits chimiques.
«Notre compréhension est que Mint Innovation n’utilise pas réellement la lixiviation biologique, mais plutôt la lixiviation chimique conventionnelle pour extraire les métaux des déchets électroniques en solution, puis utilise des micro-organismes pour récupérer sélectivement les métaux cibles du mélange de métaux aqueux», explique Yoshiko Fujita, scientifique senior à l’INL. «Nos recherches se sont concentrées sur l’utilisation d’acides organiques produits par des microbes à partir de déchets agricoles.» Ces acides organiques agissent comme un milieu liquide pour extraire sélectivement les métaux, éliminant ainsi le besoin de produits chimiques supplémentaires.
L’équipe INL a appliqué son approche aux batteries lithium-ion, récupérant le cobalt, le nickel et le manganèse. Leur objectif ultime est de soutenir les entreprises privées qui souhaitent adopter leur technologie à une échelle commerciale, afin qu’elles recherchent des moyens de la rentabiliser.
Mint Innovation cherche à construire des usines de «bioraffinerie» dans les villes, en travaillant avec des recycleurs locaux pour collecter les déchets électroniques, récupérer les métaux et les rendre disponibles pour réutilisation. L’entreprise possède une usine pilote à Auckland, testant ses processus sur du matériel informatique recyclé. Il peut cependant s’avérer difficile de se développer et de se mondialiser: Alex Payne, publicitaire pour une entreprise de recyclage basée au New Jersey TerraCycle, prévient qu ‘«il peut être difficile pour les entreprises de s’adapter aux nouvelles réglementations et de naviguer dans les subtilités des politiques environnementales locales lorsqu’elles tentent de construire une usine de recyclage physique».
Et parce qu’elle dépend encore partiellement de la lixiviation chimique, Mint Innovation doit toujours trouver comment recycler ses produits chimiques en plus de réduire les déchets et de réduire sa consommation d’énergie.
Il y a des problèmes à régler, mais les boucle fermée «le processus de recyclage idéal en termes de durabilité de la chaîne d’approvisionnement», explique Payne – pourrait être très utile s’il est aussi efficace que prévu. L’espoir est que cela encouragera les autres à donner la priorité au recyclage des déchets électroniques également.
«Avec notre solution, nous pouvons payer plus d’argent aux recycleurs pour les déchets, puis ils génèrent plus de revenus grâce à leurs activités de recyclage», explique Hansen de Mint. Ils sont incités à recycler davantage, et si nous pouvons inciter à de meilleurs comportements, nous pouvons faire beaucoup de bien. «
