Développement, optimisation et évaluation technico-économique de filières avancées de valorisation des déchets mixtes non-triés de piles et batteries

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Au Canada, il est estimé que la vente de piles et de batteries devrait être de 767 millions d’unités par année en 2015. Actuellement, moins de 10% des piles et des batteries usagées rejetées sont recyclées, le reste étant incinéré ou enfoui avec les déchets domestiques. Les procédés de recyclage des piles et batteries développés jusqu’à présent ne s’appliquent que sur certains types de piles et batteries spécifiques et nécessitent donc leur séparation (triage) avant traitement. Ce triage est une opération coûteuse qui restreint beaucoup le recyclage de ce type de déchets potentiellement dangereux. L’idée proposée est donc de mettre au point des filières technologiques de traitement capables d’extraire et de récupérer les valeurs métalliques présentes dans les déchets mixtes et non-triés de piles et de batteries. Le premier volet réalisé dans le cadre d’un projet de doctorat visera à développer un procédé économique de valorisation des déchets mixtes non-triés de piles et batteries. L’objectif recherché est d’identifier une ou des filière(s) de traitement combinant des procédés de séparation physique (congélation, broyage, attrition, séparation magnétique, etc.) et hydrométallurgique (lixiviation et précipitation sélectives, échange d’ions, électrodéposition, etc.) permettant de décontaminer et de récupérer sélectivement les valeurs métalliques (Cd, Co, Cu, Li, Mn, Ni, Zn) présentes dans les déchets non-triés de piles alcalines (Zn-MnO2), de piles salines (Zn-carbone), de piles au lithium (Li), de batteries rechargeables nickel-cadmium (Ni-Cd), de batteries nickel-hydrure métallique (NiMH) et de batteries lithium-ion (Li-CoO2 et Li-MnO2). Le deuxième volet consistera en l’étude, à l’échelle pilote, de la performance des filières retenues et optimisées de valorisation des déchets mixtes de piles et batteries par un étudiant à la maîtrise. Ces travaux de pilotage serviront à établir les bilans massiques et volumiques des procédés et les critères de dimensionnement pour la mise à l’échelle de ces nouvelles technologies. Le troisième volet, mené par un étudiant au doctorat, consistera en l’étude des limites opérationnelles des procédés de lixiviation à contre-courant, avec boucles de recirculation des effluents de procédé, pour l’extraction et la récupération des métaux des déchets de piles et de batteries. Cette étude visera notamment à établir les conditions chimiques de saturation et de précipitation (concentrations maximales à atteindre) affectant le rendement d’extraction et de récupération des métaux après plusieurs boucles de recirculation, ainsi qu’à établir des stratégies opératoires simples et efficaces et ce, afin de maintenir l’efficacité des procédés à long terme. Finalement, le quatrième volet réalisé dans le cadre d’une étude de maîtrise, portera sur le développement d’un progiciel d’évaluation technico-économique permettant l’évaluation des coûts et des revenus d’exploitation de diverses filières de décontamination et de revalorisation de matrices (ex. déchets de piles et batteries usagées, sols, boues, cendres, déchets de bois traité, déchets électroniques, résidus et scories industriels, résidus miniers, etc.) contaminées par des métaux et d’autres types de polluants.