La récupération des métaux issus des déchets électroniques constitue un enjeu crucial pour la mise en place d’une économie circulaire dans le secteur de l’électronique. Dans notre récente publication [1], nous présentons une technologie membranaire inédite qui permet une récupération sélective sans précédent de l’argent à partir de lixiviats complexes issus de déchets électroniques.
L’étude présente une membrane nanostructurée fabriquée à partir de nanofeuillets (matériaux 2D) entièrement exfoliés, chargés positivement et nanoporeux [1,2]. Cette architecture crée une voie de transport inter-couches finement ajustée qui favorise de manière sélective la perméation des ions argent tout en rejetant les ions métalliques concurrents couramment présents dans les flux de déchets électroniques (DEEE). La membrane présente une sélectivité inégalée, avec des facteurs de séparation atteignant environ 400 vis-à-vis des ions trivalents (ca. 400 Ag+ passent pour chaque Fe3+) et plus de 190 vis-à-vis des ions divalents courants tels que le cuivre et le nickel. Fait remarquable, ce système permet d’enrichir l’argent à partir de solutions contenant un mélange de métaux pour atteindre des puretés supérieures à 95 % en une seule étape de séparation.
Lorsqu’elle est appliquée aux jus de dissolution issus du recyclage des panneaux photovoltaïques, la membrane conserve des performances exceptionnelles, rejetant près de 98 % du cuivre tout en atteignant des rendements d’extraction de l’argent avoisinant les 99,5 %. Il est important de noter un fait rarissime dans les technologie membranaires : la membrane reste stable dans des conditions hydro-métallurgiques très acides, ce qui la rend directement compatible avec les procédés de recyclage industriels. Enfin, il s’agit probablement de la première membrane jamais décrite composée de nanofeuillets nanoporeux de qualité cristalline en 2D, dans lesquels la structure et l’ordre des nanopores sont similaires à ceux observés au niveau cristallin : définis à l’atome près. Ces travaux démontrent comment les membranes nanostructurées peuvent transformer les stratégies de récupération des métaux, en passant de procédés de précipitation à forte consommation d’énergie à des technologies de séparation sélectives et en continu. Cette approche ouvre de nouvelles voies pour la récupération durable non seulement de l’argent, mais aussi, potentiellement, d’autres métaux critiques présents dans les déchets électroniques. Ce résultat nous a permis d’obtenir un soutien financier pour étudier la montée en échelle de cette technologie et produire une première preuve de concept (programme Poc in Lab de l’Université Paris-Saclay). Nous recherchons des partenaires industriels afin d’accélérer le transfert de cette technologie vers l’industrie (Demande de brevet déposée). Ce résultat est le fruit de 13 années de travail, de sa conception à sa publication, prouvant une fois de plus que la persévérance est essentielle en recherche !
Rien de tout cela n’aurait été possible sans le travail acharné des coauteurs : Sarah Olivier (Chevrier), Thibault Rosier, Bo Han, Lina Cherni, Fabien Olivier et Hélène Isnard. Ces travaux ont été financés, en grande partie, par l’Agence nationale de la recherche (ANR) via les subventions n° ANR-17-CE04-0003 (4WATER) et n° ANR-21-CE09-0034 (2D-MEMBA). Il a également été rendu possible grâce à notre collaboration avec l’Université technologique de Nanyang (Singapour) dans le cadre de notre laboratoire commun CEA/NTU SCARCE, financé par la Fondation nationale pour la recherche de Singapour et l’Agence nationale pour l’environnement (subventions n° : USS-IF-2018-4 et CTRL-2023-1D-01).
[1] Acid Resistant and Highly Silver Selective Membranes Based on Charged Nanoporous 2D-Materials, Sarah M. Chevrier, Thibault Rosier, Bo Han, Lina Cherni, Fabien L. Olivier, Hélène Isnard, Jean-Christophe P. Gabriel, Small (2026): e12412. https://doi.org/10.1002/smll.202512412
[2] Swollen Liquid-Crystalline Lamellar Phase Based on Extended Solid-Like Sheets. » J.-C. P. Gabriel, F. Camerel, B. J. Lemaire, H. Desvaux, P. Davidson, P. Batail, Nature (2001) 413, 504-508. (https://www.nature.com/articles/35097046 )
CONTACT : Jean-Christophe GABRIEL (NIMBE/LICSEN)