A l’occasion de l’année de l’innovation Singapour-France en 2018, le CEA et l’université technologie de Nanyang (NTU) ont initié une collaboration forte en faveur de la recherche et du développement technologique de solutions innovantes et respectueuses de l'environnement, comme la robotisation du tri sélectif, la microfluidique , l'électrochimie ou l'extraction par des solvants de la chimie verte. Cette collaboration concerne en particulier le traitement et le recyclage des déchets électriques et électroniques, et l'exploration de nouvelles méthodes de récupération et de réutilisation des métaux contenus dans ces déchets.
Cette collaboration s'appuie sur l'expertise du CEA en matière de recyclage des matériaux, issue des développements technologiques pour le cycle des combustibles nucléaires. De son côté, la République de Singapour, en fort développement économique sur un archipel au territoire restreint, est à la recherche de solutions en rupture pour la gestion de ses déchets électriques et électroniques. L’Agence nationale pour l’environnement de Singapour (NAE) apporte son soutien à Scarce dans le cadre du programme de recherche et développement (R&D) « Closing the Waste Loop » (CTWL). Les trois organisations contribuent à hauteur de 20 millions de dollars singapouriens à Scarce. Scarce est le premier projet à avoir reçu un financement du programme de R&D « Closing The Waste Loop » de l’Agence nationale de l’environnement singapourienne (NEA).
Dr. Laurence Piketty, administrateur général adjoint du CEA, a déclaré: « depuis 2012, le CEA collabore avec NTU sur la science des matériaux et à la création du laboratoire conjoint NTU-CEA, notre premier laboratoire l'étranger. C’est une véritable avancée. Au cours du projet Scarce, plus de quinze chercheurs du CEA passeront de longues périodes à Singapour pour renforcer cette collaboration. Cela permettra de tirer le meilleur parti de l'expertise et des technologies mondialement reconnues du CEA en matière de recyclage des matériaux et de gestion des déchets. En collaboration avec NTU, nous examinerons des solutions pour le recyclage des piles et des panneaux solaires et pour le traitement des déchets électroniques, où notre R&D et notre innovation seront traduits en processus industriels permettant d'obtenir des produits à haute valeur ajoutée ».
Des quantités croissantes de déchets à valoriser
Les déchets électroniques contiennent à la fois des matériaux précieux et des substances toxiques voire dangereuses. Leur gestion pose un problème croissant dans le monde entier. Une étude récente des Nations Unies a révélé que 44,7 millions de tonnes de déchets électroniques ont été générées dans le monde en 2016 et que seulement 20 % environ de cette masse est dans un processus de recyclage. À Singapour, environ 60 000 tonnes de déchets électroniques sont générées chaque année; 6 % d’entre elles sont recyclées et 9 % sont données à des fins de réutilisation.
Les déchets électroniques représentent à la fois une ressource intéressante et une menace pour l'environnement : leur simple mise au rebut engendre la perte de quantités significatives de métaux précieux et sans traitement approprié, les substances toxiques voire dangereuses qu’ils contiennent peuvent avoir de larges impacts sur l’environnement et la santé publique.
Leur retraitement et leur valorisation suscite donc un intérêt très fort dans de nombreux pays du monde. Mais les technologies actuelles impliquent l’utilisation d’acides forts et de produits chimiques pour extraire les métaux précieux tels que l’or, l’argent et le platine, ainsi que des systèmes coûteux de contrôle de la pollution et de traitement de l’eau.
En rassemblant, au sein d'un même laboratoire implanté à Singapour, une quarantaine d’experts scientifiques et techniques, les deux partenaires vont rechercher des solutions de rupture en matière de tri, de dissolution, de séparation et d'utilisation des matériaux récupérés dans les déchets électroniques, avec la motivation première de développer des procédés économiques et respectueux de l’environnement. Les équipes s’intéressent en particulier au cycle de vie des batteries lithium-ion, des panneaux solaires silicium, des cartes de circuits imprimés et des plastiques contenus dans les déchets électroniques.
Batterie Lithium-Ion © D.Guillaudin, CEA-Liten