Mise en œuvre et évaluation des performances du tri de composants électroniques pour la récupération des matières critiques dans les déchets de cartes électroniques.

Chaque année, plus de 60 millions de tonnes de déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) sont produites dans le monde. Au cœur de ces équipements, les cartes électroniques concentrent une part considérable du tableau périodique : tantale, gallium, terres rares, métaux précieux, entre autres. Nombre de ces éléments sont considérés comme critiques par l’Union européenne, en raison de leur importance économique et des risques pesant sur leur approvisionnement. Pourtant, la plupart d’entre eux sont aujourd’hui perdus au cours du recyclage.
Ce n’est pas faute de procédés d’extraction. Le problème tient à la forme sous laquelle la filière traite les cartes : elles sont broyées, et ce broyage dilue les éléments critiques jusqu’à des concentrations trop faibles pour que leur récupération soit rentable. Les broyats sont ensuite envoyés en fonderie : le cuivre et les métaux précieux sont récupérés, tandis que les autres éléments finissent dans les résidus, sans être valorisés.
Or une carte électronique ne doit pas être traitée comme un minerai. Chaque composant électronique qu’elle contient a été conçu pour une fonction précise et concentre les matières qui la servent : le tantale dans certains condensateurs, le ruthénium dans des résistances, le gallium dans des semi-conducteurs, entre autres. Il est possible de préserver cet ordre en démantelant et en triant les composants avant que la carte ne soit broyée. L’idée a été formulée dès les années 1990, puis laissée en suspens faute de technologies capables de l’automatiser à un coût acceptable.
Trente ans plus tard, vision artificielle et détecteurs de rayons X ont changé la donne. Cette thèse, menée de 2023 à 2026 dans le cadre d’une convention CIFRE entre l’éco-organisme Ecologic et le CEA Paris-Saclay, examine la faisabilité de ce tri sur des déchets réels issus de la filière et en mesure les performances. Parmi les questions soulevées par ces travaux : que contiennent les cartes électroniques collectées en France lorsqu’on les examine composant par composant ? Quelles catégories de tri permettent le mieux de concentrer les matières critiques ? Comment ce tri peut-il être automatisé ?
Pour y répondre, 25 kg de cartes issues de six centres de traitement ont été démantelés, triés et analysés pour dresser une cartographie de la répartition des métaux critiques sur un gisement tout-venant. Un prototype de banc de tri, assisté par reconnaissance optique par un réseau de neurones profond, a été construit et ses performances ont été caractérisées. Là où l’apparence ne suffit plus, la transmission de rayons X multi-énergie (MEXRT) est explorée pour distinguer des composants identiques à l’œil mais différents dans leur composition.
Pour finir, la composition individuelle des composants est une information qui se perd entre leur fabrication et leur fin de vie. Pour la retrouver, une méthode innovante d’analyse haut débit par fluorescence X a été développée puis démontrée sur plus d’un millier de composants au synchrotron européen de Grenoble (ESRF). Les résultats obtenus permettent de redéfinir quelles sont les catégories de tri les plus pertinentes et constituent un premier pas vers une base de données de composition partagée à l’échelle de la filière.
À la croisée de la science des matériaux, de l’instrumentation, du traitement de données et de l’intelligence artificielle, ces travaux explorent une idée simple : renoncer au broyage des cartes électroniques pour mieux les recycler.