Récupération des matières premières critiques dans une économie circulaire
La liste des matières premières critiques pour l’UE en recense désormais 34. Ces matériaux revêtent une grande importance pour l’économie de l’UE, mais leur approvisionnement est menacé. Le tungstène, le niobium et le tantale en font partie. La récupération de ces métaux à partir des déchets de pré-consommation et de traitement permettra non seulement d’accroître la force et l’indépendance de l’Europe, mais contribuera aussi considérablement à une économie sans déchets. L’objectif du projet TARANTULA, financé par l’UE, était de soutenir cet effort en développant un ensemble de technologies métallurgiques nouvelles, efficaces et flexibles, présentant une sélectivité et des taux de récupération élevés pour le tungstène, le niobium et le tantale.
De petites quantités de métaux essentiels sans substitut
Le tungstène, le niobium et le tantale sont des métaux réfractaires caractérisés par leur extraordinaire résistance à la chaleur et à l’usure. Ils sont essentiels à de nombreuses applications critiques, notamment l’énergie éolienne, la robotique, l’impression 3D et les technologies numériques. Ils n’ont pas de substituts viables et, sans eux, l’approvisionnement en produits tels que les outils de coupe et les matrices, les turbines, les moteurs de traction, les drones et la microélectronique serait menacé. Selon la coordinatrice du projet, Lourdes Yurramendi, de TECNALIA Research and Innovation, «bien qu’elle dispose des plus grandes ressources et réserves de tungstène, la Chine est devenue un importateur net de minerais et de concentrés de tungstène. La production primaire de minerai de tungstène de l’UE, essentiellement dans des mines situées en Autriche, au Portugal et en Espagne, ne couvre qu’une partie limitée de la demande intérieure de l’UE. De même, bien qu’elle possède quelques gisements de niobium, l’UE ne produit pas de minerai de niobium et dépend entièrement des importations. En effet, les gisements brésiliens couvrent plus de 90 % de la demande européenne et mondiale de niobium. L’UE importe également 100 % de son tantale, principalement d’Afrique. Il est primordial de trouver d’autres sources secondaires de tungstène, de tantale et de niobium».
Des sources anthropiques dans une économie sans déchets
L’exploitation minière traditionnelle permet d’extraire des matières premières primaires des gisements. Les matières premières secondaires sont extraites et traitées à partir de déchets anthropiques. TARANTULA «extrait»du tungstène, du niobium et du tantale à partir de déchets industriels et de déchets issus du traitement du minerai extrait (résidus et scories). Des solvants eutectiques profonds ont facilité la séparation de plus de 90 % du tungstène dans les résidus de processus industriels et les résidus à l’échelle du laboratoire. Une extraction ultérieure par solvant avec des liquides ioniques a permis de récupérer plus de 99 % du tungstène extrait (sous forme d’oxyde de tungstène). «Les résultats de TARANTULA confirment le potentiel du processus à fournir un approvisionnement annuel durable en tungstène équivalent à 50 % de la production primaire actuelle de l’UE», note Lourdes Yurramendi. Le niobium et le tantale sont souvent présents dans le même échantillon et peuvent être récupérés sous forme de produits commercialisables distincts grâce à la technologie en plusieurs étapes du projet. Selon l’équipe, les optimisations permettraient d’obtenir du tantale et du niobium de haute qualité équivalant à au moins 120 % et 5 % de la demande annuelle de l’UE, respectivement.
Renforcer la préparation technologique
«Nous avons développé et testé plusieurs technologies écologiques et évolutives. La combinaison de l’ionométallurgie et de l’électrométallurgie a démontré les meilleurs résultats d’un point de vue technique, économique et environnemental. Les technologies les plus prometteuses ont été développées et optimisées dans notre prototype. Il a été conçu pour produire des oxydes métalliques à raison d’un kilogramme par jour, les produits répondant aux spécifications commerciales de leurs segments de marché les plus larges grâce à des tests rigoureux», ajoute Lourdes Yurramendi. L’équipe présente déjà ses matériaux recyclés dans des revêtements à base d’oxyde provenant de chacun des trois types de matériaux et dans un revêtement à base de carbure de tungstène, actuellement à l’échelle du laboratoire. Les résultats de TARANTULA renforceront l’autonomie stratégique et la position de l’UE sur les marchés concurrentiels, tout en réduisant les déchets.
Mots‑clés
TARANTULA, tungstène, niobium, tantale, processus de traitement des déchets miniers, matières premières critiques, économie zéro déchet, ionométallurgie, électrométallurgie, revêtements
