Au cours des trois prochaines années, un consortium de sept institutions scientifiques et sociétés, sous la direction du groupe de projet Fraunhofer IWKS, développera des procédés innovants de récupération des éléments de terres rares et des métaux du groupe du platine à partir de résidus de traitement et de production de minéraux. Dans le cadre du projet MinSEM, des procédés sont en cours d’exploration permettant de traiter un large spectre de matières minérales de telle sorte que la récupération des métaux stratégiques s’accompagne de l’utilisation de fractions résiduelles. Le projet de recherche est financé par le ministère fédéral de l'Éducation et de la Recherche (BMBF) avec un montant de 1,2 millions dans le cadre de la priorité de financement "r4 - Technologies innovantes pour l'efficacité des ressources - Recherche pour la fourniture de matières premières stratégiques" dans le programme-cadre "Recherche pour le développement durable (FONA)". Le projet a démarré avec 2015 en juin.
Lors du recyclage des convertisseurs catalytiques automobiles, de grandes quantités de laitiers sont produites, qui contiennent un grand nombre de métaux stratégiques tels que le cérium et le lanthane du groupe des terres rares et des métaux du groupe du platine. Également dans la production de résidus de verres de lunettes, appelés verres de silex, les éléments de terres rares sont présents en quantités non négligeables. Sous forme oxydée, les verres contiennent une teneur en lanthane pouvant atteindre 40% en poids, ce qui en fait une source appropriée de matières premières à base de lanthane. Jusqu'à présent, ces éléments précieux et parfois critiques n'ont pas été récupérés, car une chaîne de processus adéquate, allant du concassage au recyclage en passant par la récupération, faisait défaut. Créer les conditions pour les reconvertir en produits utilisables et clôturer ainsi le cycle de recyclage est l’un des objectifs du projet commun "MinSEM". En outre, "MinSEM" fournira des informations fondamentales sur la faisabilité de la réutilisation flexible de fractions de résidus de déchets provenant de différents flux de valeur dans de nouveaux produits. Ainsi, une telle procédure pourrait également être appliquée à d'autres flux de matières, par exemple des scories provenant de procédés de fusion.
Pour la récupération des terres rares et des métaux du groupe du platine, deux méthodes innovantes sont utilisées. Dans une première étape générale, les scories et les verres sont broyés et traités mécanochimiquement. Le traitement chimique par voie humide ci-après produit des solutions aqueuses concentrées qui sont traitées via des "extractions liquide-liquide" à base de liquides ioniques afin de pouvoir séparer les éléments des terres rares et les métaux du groupe du platine conformément à la norme technique. Dans un deuxième processus, qui est adapté au recyclage des verres spéciaux, les éléments de terres rares doivent être séparés de manière sélective des résidus de production via des réactions solide-gaz. Ainsi, des composés de terres rares sont générés, lesquels sont éventuellement traités ultérieurement avec des liquides ioniques ou peuvent être convertis au moyen d’un traitement thermique dans les oxydes d’éléments de terres rares.
Les métaux des terres rares ainsi obtenus doivent être utilisés comme oxydes dans le processus de fabrication de verres spéciaux et sous forme de métaux comme matière première pour la fabrication de produits de haute technologie. Les fractions minérales résiduelles des scories et des verres peuvent à nouveau être utilisées dans le secteur de la construction. Avec une qualité appropriée, de grandes quantités de matériau peuvent être utilisées ici. Cela s'applique au domaine des matériaux de construction, où le matériau peut être utilisé comme agrégat dans la fabrication de produits tels que le béton ou les géopolymères, tels que les infrastructures de circulation.
Le consortium
Le groupe de projet Fraunhofer pour le recyclage et la stratégie des ressources IWKS coordonne le projet. Outre le groupe de projet et le TU Dresden / Professorship for Physical Organic Chemistry, les sociétés Duesmann & Hensel Recycling GmbH, ratiochem GmbH, Maleki GmbH, ThyssenKrupp MillServices & Systems GmbH et Barberini GmbH ont uni leurs forces au sein du consortium. Les partenaires apportent les compétences et savoir-faire respectifs dans le projet de recherche, ce qui permet de mener à bien les différentes phases du projet, du laboratoire à la mise à l'échelle à l'échelle pilote. Duesmann & Hensel Recycling et Barberini fournissent le laitier et les verres spéciaux. Le groupe de projet Fraunhofer IWKS développe les processus chimiques avec la TU Dresden. ratiochem et IWKS, à leur tour, intensifient les processus chimiques, tandis que Maleki, en collaboration avec ThyssenKrupp, mène des recherches supplémentaires sur le recyclage des fractions résiduelles. Le processus de fusion est optimisé par Duesmann & Hensel Recycling.
Un communiqué de presse conjoint de
Le groupe de projet Fraunhofer pour les cycles de matériaux recyclables et la stratégie de ressources IWKS Implantée à Alzenau et à Hanau, 2011 a été fondée par la Fraunhofer-Gesellschaft sous l’égide de la Fraunhofer ISC. Dans la stratégie de ressources, les secteurs d’activité de recyclage et de substitution des matériaux réutilisables, des efforts sont faits pour préserver à long terme l’approvisionnement en matières premières de notre industrie, ce qui permettra de conserver une position de leader dans la haute technologie à l’avenir. À cette fin, des options innovantes de séparation, de tri, de traitement et de substitution sont à l'étude avec des partenaires industriels.
Barberini GmbH
En tant que fabricant de verres spéciaux mondialement reconnu, Barberini effectue les étapes de processus nécessaires à la production des verres. Dans le sens de la gestion de la qualité, une analyse standard et spécifique au client est effectuée lors de la production, au cours de laquelle les verres et leurs déchets sont constamment examinés en ce qui concerne le contenu en éléments de terres rares. De même, la société connaît les exigences de qualité des matières premières à utiliser, qui permettent une évaluation significative des oxydes de terres rares récupérés en ce qui concerne leur réutilisation dans la production de verre.
Duesmann & Hensel Recycling GmbH
Duesmann & Hensel Recycling GmbH réalise également l'étape métallurgique pour la fabrication des systèmes de scories et des éléments du groupe platine. C'est pourquoi Duesmann & Hensel Recycling connaît très bien les procédés à grande échelle actuellement en cours dans le monde entier pour la récupération des métaux du groupe du platine, le palladium, le platine et le rhodium des convertisseurs catalytiques automobiles.
Maleki GmbH
Le changement climatique est un défi mondial auquel il faut répondre par des solutions pratiques, des produits et de nouvelles technologies. Maleki GmbH est spécialisée dans le développement et la fabrication de matériaux de construction permettant de réduire considérablement les émissions de clinker, dans le respect de l'environnement, à savoir la réduction des émissions de CO2. Les objectifs et la planification antérieurs étaient basés sur la recherche et le développement de nouveaux systèmes de liants qui remplacent efficacement et favorablement les résines de ciment et d’époxy. Grâce à des années d'expérience dans la recherche, l'utilisation de matières premières renouvelables 26, des travaux et des investissements intensifs, la société Maleki GmbH a été en mesure d'atteindre une partie particulièrement importante de l'objectif et a développé entre-temps plusieurs produits avec un nouveau liant. Les produits fabriqués avec le liant permettent d’économiser de la matière et du temps de traitement grâce à de meilleures propriétés. Ils ont une durée de vie nettement plus longue et donc une durée de vie plus longue et d'excellentes propriétés physiques.
ratiochem GmbH
La société innovante de produits chimiques ratiochem GmbH possède les compétences clés en matière de production de produits chimiques fins et spéciaux inorganiques, organiques et organométalliques de haute qualité (principalement des composés de silicium (organiques) destinés à être utilisés dans les produits chimiques de construction), ainsi que du développement de solutions sur mesure pour la synthèse sur mesure de ses clients. À l'échelle du laboratoire, de la production pilote à la production commerciale selon DIN EN ISO 9001, en passant par la recherche de matériaux et le conseil en développement de matériaux et de technologies chimiques. La société ratiochem GmbH possède notamment un savoir-faire dans la manipulation de produits chimiques à l'état liquide ainsi que dans leur production.
ThyssenKrupp MillServices & Systems GmbH
ThyssenKrupp MillServices & Systems et ses sociétés prédécesseurs s'occupent du traitement (concassage, classement, tamisage et recyclage) et de l'utilisation / commercialisation économique des scories de l'industrie sidérurgique depuis plusieurs décennies. Chaque année, plus de 1,2 million de tonnes de scories de différentes qualités sont traitées dans divers sites et fabricants de ThyssenKrupp MillServices & Systems en Allemagne, et la plupart d'entre eux sont commercialisés avec succès en tant que produits pour la construction de routes et de chemins, l'aménagement paysager et l'ingénierie hydraulique, ainsi que les engrais et pour l'industrie du ciment. ThyssenKrupp MillServices & Systems a déjà travaillé en tant que partenaire industriel dans divers projets de recherche du groupe de travail des associations de recherche industrielle «Otto von Guericke» eV (AiF) et possède une connaissance approfondie du transfert des résultats de la recherche dans le but d'utiliser les scories de manière aussi écologique et efficace que possible dans des applications pratiques.
TU Dresden
La Technische Universität Dresden est l'une des onze universités d'excellence en Allemagne: forte dans la recherche, de premier ordre dans la diversité et la qualité des programmes d'études, étroitement liée à la culture, au monde des affaires et à la société. En tant qu’université moderne offrant tous les services, elle propose un large éventail de recherches scientifiques avec ses facultés 14. C'est la plus grande université de Saxe avec des étudiants 37.000 et des employés de 7.770. La synthèse d'imidazoles et de sels d'imidazolium ainsi que la construction de divers hétérocycles sont une tradition de longue date à la Chaire de chimie organique organique. Au cours de ce travail, Prof. Dr. med. Thomas Straßner une nouvelle génération
de liquides ioniques aux propriétés intéressantes, les TAAIL (Tunable Aryl Alkyl Ionic Liquids). Celles-ci promettent un potentiel d'application très élevé pour la séparation industrielle et la récupération des métaux mentionnés.
30.09.2015
Venez nous rendre visite
Ceramitec 20.-23.10.15 à Munich
Fraunhofer ISC - Fraunhofer Center HTL, Hall B1, céramique de point de rencontre mixte
IDTechEx 18 19.11.15 à Santa Clara (États-Unis)
Fraunhofer ISC, Santa Clara Convention Center, stand P21
Source:
Institut Fraunhofer pour la recherche sur le silicate ISC
Lena Hirnickel
Marketing et communication / relations presse
Neunerplatz 2
97082 Würzburg
