Description

Les sociétés modernes génèrent une quantité croissante de déchets, avec une production annuelle de déchets municipaux estimée à 2 milliards de tonnes à l’échelle mondiale. Selon les projections, ce chiffre devrait atteindre 3,4 milliards de tonnes par an d’ici 2050. Une proportion croissante de ces déchets est traitée par incinération, ce qui permet de diminuer leur volume et masse et de les valoriser sous forme thermique et/ou de produire de l’électricité. En revanche, les deux sous-produits issus de l’incinération, les cendres volantes et les mâchefers d’incinération des déchets non-dangereux (MIDND), ne trouvent pas systématiquement de voies de valorisation. Si les particules les plus grossières des MIDND sont largement valorisées, notamment dans les sous-couches routières, les fractions les plus fines – qui représentent pourtant près d’un tiers du contenu total en métaux lixiviables – ne trouvent aujourd’hui aucune filière de valorisation. Elles sont donc le plus souvent enfouies, ce qui constitue une perte de ressources significative. La concentration en certains métaux, comme le cuivre ou le zinc, atteint dans ces résidus des niveaux comparables à ceux des minerais à basse teneur actuellement exploités. Cette observation a conduit à envisager leur valorisation comme une nouvelle source de métaux stratégiques, essentiels à la transition énergétique. Les MIDND peuvent ainsi être considérés comme des mines urbaines.
Des travaux poussés ont été menés au laboratoire LEPMI ces dernières années sur le développement d’un procédé hydrométallurgique pour la récupération des métaux jugés comme d’intérêt dans la fraction fine des MIDND à l’échelle laboratoire. Le procédé mis en place lors des travaux de thèse de Mme Perrin, permet la récupération sélective du cuivre et du zinc, en passant par une étape de prélavage, lixiviation, précipitation du Zn, filtration, électrodéposition du Cu, calcination et électroraffinage du Cu. Des rendements de récupération de 90% pour le Cu et 70% pour le Zn ont été obtenus à l’échelle du laboratoire [1,2].

Compétences requises

Master ou ingénieur en génie des procédés, avec une formation expérimentale solide. Des compétences dans le numérique seront appréciées.

Bibliographie

[1] Perrin, M., Selective recovery of metals from incinerator bottom ash, Thèse de doctorat UGA, 2023.
[2] Perrin, M., Svecova, L., Deseure, J., Closed-loop process for Zn and Cu selective recovery from MSWI bottom ash fine fraction, Minerals Engineering (203), 2023.
[3] Castro, A., Récupération des métaux lourds des mâchefers de fraction fine par lixiviation, Rapport de stage, UCBL Lyon 1, mars-juillet 2025.
[4] Hammoud, O., Caractérisation, prétraitement et valorisation dans un béton prêt à l'emploi de Mâchefers d'Incinération de Déchets Non Dangereux (MIDND), Thèse de doctorat INSA Lyon, 2019.
[5] Banc, C., Interactions matière organique contaminants inorganiques dans des dépôts de solutions de traitement des eaux fondées sur la nature : Approche combinée ultrafiltration-modélisation, Thèse de doctorat INSA Lyon, 2021.
[6] Ahmadi, N., Muniruzzaman, M., Sprocati, R., Heck, K., Mosthaf, K., Rolle, M., Coupling soil/atmosphere interactions and geochemical processes: A multiphase and multicomponent reactive transport approach, Advances in Water Resources (169), 2022.
[7] Wei, Y., Cao, X., A COMSOL‐PHREEQC coupled Python Framework for Reactive Transport Modeling in Soil and Groundwater, Groundwater (60:2), 2022.

Mots clés

Récupération de métaux, mâchefers, percolation en colonne, écoulement, modélisation couplée spéciation – écoulement