le recyclage des piles et accumulateurs

Le recyclage des piles et accumulateurs


Chaque année il y a des milliards de piles produites pour une utilisation dans les systèmes mobiles et « sans fils » (ex : clavier et souris sans fils, téléphones portable et sans fils …)

Parmi les piles les plus courantes on peut compter : la pile Leclanché saline, la pile au lithium ou au mercure ….

Les accumulateurs les plus courants sont les accumulateurs au plomb.

Tous contiennent des produits toxiques et sont donc reconnus comme des déchets nécessitant un traitement particulier. C’est censé être dans la législation (collecte des piles usagées + recyclage systématique) mais les hommes et l’écologie …..vous voyez !
On ne peut pas les traiter avec les autres déchets ménagers. Ceux-ci sont traités par incinération et provoque 40.000 T de cendres par an en France. Incinérer les piles avec tout le reste voudrait dire polluer énormément ces 40.000T de cendres.
Il faut donc élaborer des procédés de recyclage des piles et accus indépendement et à l’écart du reste.

Le but est de récupérer les métaux, les matières plastiques et les solutions contenus dans les piles.

Difficulté : Tenir compte de chaque composant de la pile.


Il existe 3 procédés selon la composition de la pile :
• Distillation et pyrolise
• Hydrométallurgie
• Pyrométallurgie

Le premier consiste à un traitement thermique de la pile pour récupérer ses éléments. Il est très utilisé pour les piles contenant du mercure, mais il sera de moins en moins utilisé car les piles contenant du mercure tendent à disparaitre du fait de leur toxicité.
Le deuxième est un traitement chimique pour passer les métaux en solution et les récupérer ensuite par précipitation ou électrolyse.
Le troisième est une incinération de la pile pour récupérer le métal, mais perte des autres éléments.


Intéressons-nous au recyclage de 3 types de batteries courantes :


Accumulateur au plomb (symbole Pb)


Le recyclage s’effectue en 3 étapes :

1. broyage + séparation

La pile entière et intact (en théorie ^^) arrive à cette étape pour être entièrement broyé (reste le choix du broyage : mixeur, gros coup de maillet, descente du coude, chacun sa technique). Dans le même temps, on procède à la séparation des éléments qui peuvent encore être séparé. C’est à ce moment qu’on extrait par exemple les matières plastiques, surement par flottaison vu leur densité (plastique flotte, métal flotte pas !! )
On récupère la pile privée de ses matières plastiques pour l’emmener vers la 2° étape

2. désulfuration + neutralisation

Dans cette étape, on a du Sulfate de plomb (PbSO4). On veux extraire le sulfate car il entraine de la pollution dans l’étape suivante. Les réactions de désulfuration sont :

PbSO4 + 2 Na OH -> Pb(OH)2 + Na2 SO4
Ou
PbSO4 + Na2 CO3 -> Pb CO3 +Na2 SO4

Dans les 2 cas on récupère un précipité de plomb (soit Hydroxyde de plomb Pb (OH)2 soit carbonate de plomb Pb CO3) qui est filtrer pour le séparer de la solution contenant le Na2 SO4 qui est ensuite traité à part via la neutralisation. Le filtrat est ensuite acheminé vers la 3° étape.

3. fusion + raffinage

ici, le précipité est fondu pour récupérer une patte plus ou moins liquide selon la puissance du micro-onde (ouais ils font ça au micro-onde !!). Puis le raffinage termine le recyclage pour récupérer le plomb métal quasiment pure (évidement le rendement de ce procédé n’est pas de 1)




Les batteries Nickel – Cadmium (Ni – Cd)

Il s’agit d’un procédé métallurgique (pyro ou hydro).
L’entité est portée à 900°C et à cette température le Cadmium et sous état gazeux, il est donc récupéré puis condensé. Il reste alors un résidu de Fer et de Nickel utilisé dans la production de Ferronickel (étonnant hein ?)
Ce résidu est attaqué par une solution acide (90% de H2 S04 + 10% H NO3) acide sulfurique + acide nitrique. Par ce procédé hydrométallurgique on extrait 91,5% du nickel car il se retrouve en solution et le fer reste dans son état solide.




Les piles salines et alcalines

Les procédés thermiques entrainent une pollution importante donc on préfère un procédé hydrométallurgique.
Il s’effectue en 7 étapes (omg c’est long)

1. broyage + séparation pour retirer les matières plastiques par flottaison par exemple.

2. traitement thermique des métaux présents (Zinc, Fer, Manganèse…) pour séparer le fer et autre métaux en prenant seulement l’oxyde de Zinc (pour une pile mettant en jeu le zinc)

3. le lessivage de l’oxyde de zinc par le NH4 Cl par la réaction :

ZnO + 2 NH4 Cl -> Zn (NH3)2 Cl2 + H2O pour récupérer un précipité du Zinc, mais assez complexe, qui est en équilibre avec la solution.

4. la cémentation qui sert à purifier une solution en un ou plusieurs éléments. Exemple de réaction pour éliminer le Cd 2+ qui pollue la solution Cd 2+ + Zn -> Cd + Zn 2+

5.l’élaboration électrolytique avec une cathode en titane et une anode en graphite. A la cathode on peut voir la réaction suivante
Zn (NH3)2 Cl2 + 2 e- -> Zn + 2 NH3 + 2 Cl-

6. ensuite viens la carbonatation (apport de carbonate de sodium) pour faire joli … parce que je me souviens pas pourquoi ^^

7. enfin dernière étape : cristallisation en sels et alcalins qui sont alors récupérés !







Les procédés sont amenés à être développé car dans le but de préserver l’environnement on veut petit à petit passer à des voitures électriques (pile à combustible) ou hybride (fonctionnant avec essence et elec).
Ces voitures auront des batteries d’un poids de l’ordre de 200Kg, donc vu la proportion de voitures, cela représentera des milliers de tonnes de batteries à recycler.

sans relecture

Explications claires et précises !!!

Ce genre de travaux de recyclage va (croisons les doigts) apporter du travail en France. Avec les problèmes énergétiques que l'on rencontrera tôt ou tard, et la demande toujours croissante, les alternatives au problème sont extrêment urgentes.

Mais les procédés utilisés pour éxecuter toutes les étapes sont ils gourmands en énergie ???? Je parle pas des réactions chimiques mais plutôt de la pyrométallurgie et autres, le nombre de piles et accus à traiter va être extraordinairement élevé et donc le nombre d'usine de traitement sera en conséquence. Dans certaines étapes faut broyer les piles, dans d'autres faut atteindre un point de fusion d'un certain élément etc ...

C'est ma seule question !

je ne pense pas que la question de consommation d'énergie soit si importante que ça car le recyclage est selon moi primordial et les procédés utilisés n'ont aucune raison de polluer (comparé à ce que donnerait une incinération avec le reste des déchets).

ensuite, si tu penses que c'est une perte d'énergie, je pense que c'est tout le contraire car on reproduit des piles grace à ce que l'on récupère pendant le recyclage ... biensur il y a des pertes car les rendements ne sont pas de 1 (exemple : on récupère en gros 90% du Nickel pendant le recyclage de pile Nickel - Cadmium).



PS : en relisant rapidement, je me dit que les petites blagounettes dicéminées dans le texte font peut-être un peu tâche ... mais c'est mon côté pas sérieux qui ressort ! dsl ^^

Le recyclage de ces déchets polluants est très important pour ne pas dire une priorité, on est d'accord, mais ce qui m'intéresse c'est l'apport énergétique extérieur.

Car ne connaissant pas trop les procédés dont tu parles, je me demandais simplement si l'énergie que l'on utilise pour traiter les piles (en terme d'électricité pour faire fonctionner toutes ces machines au nom imprononçable ! ), est largement compensé par l'énergie que produit les piles sortie tout droit de l'usine de traitement.

Je suppose que la finalité de tout ça, c'est de refaire des piles avec les matériaux récupérés !
La qualité n'est pas différente je pense.

On a d'un côté pleins de petites piles avec une puissance minuscule et de l'autre des machines fonctionnant avec des mégawatts.

Grosso modo, est-ce qu'on ne dépense pas de l'énergie au début pour en récupéré moins à la fin ...

Enfin, en y pensant un peu plus, tout ça n'aurait pas raison d'être si c'était le cas.

(Les blagounettes ça détend l'atmosphère !)

pour le broyage c'est pas compliqué, donc pas de procédé compliqué, énergie pas trop éxagérée.

électrolyse, ça demande quand même une énergie importante, un gros apport d'électricité pour pouvoir recycler de grosses quantités.

tout ce qui est fusion ou autre, c'est rien d'extravagant non plus .... pas besoin d'une usine nucléaire à côté tkt :p

Citation :

Grosso modo, est-ce qu'on ne dépense pas de l'énergie au début pour en récupéré moins à la fin ...

oui on perd de l'énergie, c'est obligé, aucune machine sur terre n'est parfaite ... on récupère moins à la fin .... mais disons qu'on n'a pas le choix, il faut recycler .... cependant je pense pas que les pertes soient énorme ...

Ok thx !!

Citation :

cependant je pense pas que les pertes soient énorme

Même si les pertes ne sont pas forcément énorme et que le recyclage est peut être primordiale. Pour le moment il est toujours moins cher de faire de nouvelle batterie que dans fabriqué avec des matériaux recyclés.

Car pour le moment, tant qu'il n'y auras pas de consensus mondial sur le stockage de déchet , tout continuera a être envoyé dans des pays qui les achète (inde, chine ... ).

Car ce système rapporte à court terme et permet de ne pas se soucier des problème d'environnement/santé de la région dans laquelle les déchets sont envoyés.

Pour le moment sur le vieux continent, les principaux recyclage développé sont ceux qui permettent de gagner de l'argent à savoir --> l'incinération ou les matériaux composite simple à recycler comme le plastique/carton/verre, qui ne rejette (il me semble) pas de produit extrêmement dangereux pendant la fonte ou le reformage et ne nécessites pas forcément de gros apport énergétique.