L’évolution rapide des technologies électroniques a exacerbé les défis environnementaux posés par les déchets électroniques contenant des métaux précieux et souvent essentiels voire critiques tels que l’argent (Ag). La récupération efficace de l’Ag dans les flux de déchets de composition souvent très variables est ainsi essentielle pour atténuer les impacts environnementaux et promouvoir l’économie circulaire, car on le trouve dans la grande majorité des composants électroniques en raison de ses propriétés électriques favorables. Or, nous avions déjà montré dans un travail précédent, que l’encapsulation d’IL, dans un réseau poreux organométallique et stabilisé mécaniquement par un liant polymérique permettait de résoudre certains des défis techniques posés par les membranes liquides supportées* tels que l’instabilité mécanique ou le détachement des IL l’insertion de tels liquides ioniques. Cette approche permettait de plus de créer une porosité « sur mesure » et adaptable à l’ion visé. Cette première preuve de concept fut donc réalisée pour la séparation du lithium [1]. Les autres avantages de cette structure composite sont qu’elle permet de tirer parti de la porosité élevée, de la stabilité hydraulique. Il est même possible de choisir certains MOF ayant des sites de coordination insaturés (c’est-à-dire qu’ils peuvent encore faire des liaisons chimiques avec certains éléments ou molécules, ce qui permet d’améliorer les performances globales de ces membranes. Au bilan, nous avons proposé une deuxième formulation pour ces membranes TFN IL-MOF pour lui proférer une sélectivité accrue pour l’argent -notamment par rapport au cuivre, mais aussi une stabilité et une efficacité supérieures (efficacité de 99,4 %) dans le cas de solutions issues du recyclage de condensateurs céramiques [2]. Fort de ce succès, nous nous sommes posés la question de la réduction du cout de la synthèse du MOF, notamment par l’utilisation comme milieu de synthèse du MOF d’un jus de dissolution (lixiviat) de composants électroniques. Ces solutions étant généralement très riches en cuivre, nous avons ciblé la synthétise d’un MOF bimétallique cuivre/argent, dont la synthèse accepte une certaine variabilité du rapport Cu/Ag. Les membranes fabriquées à partir de ce MOF ont montré une bonne spécificité pour l’argent et permis la récupération de plus de 99% de l’argent dissout [3].
*Ce type de membrane utilise un film liquide très fin localisé au sein d’un matériaux poreux, comme zone d’échange/de filtration entre les deux compartiments.
Ce travail, réalisé au sein du laboratoire commun CEA/NTU de Singapour, met en évidence une approche synergique combinant les propriétés uniques des IL et des MOF afin de développer des solutions durables et hautement performantes pour les applications de récupération des métaux.
Références
[1] « Tailorable metal-organic framework based thin film nanocomposite membrane for lithium recovery from wasted batteries » Bo Han, Sarah M. Chevrier, Qingyu Yan, Jean-Christophe P. Gabriel, Separation and Purification Technology 334, 125943 (14 April 2023).
[2] « Enhanced Silver Recovery from Electronic Wastes Using Ionic Liquid-Integrated Nanocomposite Membrane. » Bo Han, Ziyang Liu, Dong Xia, Guillaume Zante, Qingyu Yan, Jean-Christophe P. Gabriel, Separation and Purification Technology, 366 132689 (2025).
[3] « From electronic wastes to efficient and specific filtration membranes: A photovoltaic upcycling case enabling silver urban mining. » Bo Han, Ying Sim, Qingyu Yan, Nripan Mathews, Jean-Christophe P. Gabriel, Journal of Cleaner Production, 505, 145528 (2025).
Collaboration
- Laboratoire commun CEA/NTU SCARCE, Nanyang Technological University Building CCEB N1.2, 62 Nanyang Dr, Singapore 637459, Singapore.
- LICSEN, NIMBE, UMR 3685, CEA-Saclay, CEA-CNRS, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France.
Contacts CEA
Jean-Christophe Gabriel, NIMBE – Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l’Énergie, LICSEN – Laboratoire Innovation, Chimie des Surfaces Et Nanosciences, CEA-IRAMIS.