CTTEILes minéraux de la transition énergétique

Les minéraux de la transition énergétique

Par Elisabeth Viry

DES MINÉRAUX D’IMPORTANCE CRITIQUE  

Les minéraux critiques et stratégiques, ou MCS, sont des composants indispensables pour fabriquer des technologies et des infrastructures jugées nécessaires pour décarboner les activités économiques québécoises : éoliennes, panneaux solaires, batteries de voiture électrique, équipements de captage et de stockage du CO2, mais aussi appareils électroniques, instruments chirurgicaux, moteurs d’avion, etc.  

Toutes ces technologies sur lesquelles nos gouvernements misent pour assurer la transition énergétique et la décarbonation des activités industrielles ont besoin d’intrants, comme le cuivre, le graphite, le nickel, le cobalt, le niobium, le lithium et les éléments de terres rares.

Les MCS sont majoritairement issus de l’extraction minière, et leur criticité est à la fois due aux incertitudes politiques liées à leur approvisionnement et au caractère intensif des opérations minières permettant leur production. Le Québec a la chance de maîtriser une partie des données de ce casse-tête en disposant d’un vaste territoire, riche en ressources naturelles.

Ainsi, les acteurs du milieu tels que les entreprises privées, les organisations de recherche et les agences de soutien à la recherche provinciales et fédérales ont tout intérêt à proposer des solutions aux utilisateurs de ces minéraux critiques et stratégiques afin que leur approvisionnement soit sécurisé, qu’il réponde à des exigences environnementales et sociales cohérentes et que ces impacts soient mesurés afin d’être connus et modérés.

La vision des projets menés au CTTÉI permet de répondre à ces objectifs en s’inscrivant dans un système local de production, de valorisation et d’utilisation optimale des ressources au service d’instances provinciales et d’acteurs industriels privés québécois.

CONNAÎTRE ET MESURER L’UTILISATION DES MCS AU QUÉBEC

En 2022, le CTTÉI a mené une étude de caractérisation de la chaîne de valeur des MCS au Québec et analysé les catégories de produits contenant des MCS dans la province. L’étude a mis en valeur des MCS à fort potentiel de récupération et de valorisation en utilisant des critères tels que les types d’utilisation, la criticité, la recyclabilité et la possibilité de substitution des minéraux. Par exemple, les analyses ont démontré que les piles et les batteries lithium-ion de systèmes industriels et de véhicules hors route (VHR) ont un bon potentiel de seconde vie, de récupération et de valorisation.

Toutefois, l’étude a jeté la lumière sur l’importance de structurer les filières de récupération, de favoriser le développement et l’implantation de procédés de recyclage innovants et de favoriser la rétention des MCS en augmentant la résilience de la chaîne d’approvisionnement québécoise face aux économies étrangères.

ASSURER L’APPROVISIONNEMENT GRÂCE AU RECYCLAGE

De ce point de vue, le CTTÉI a travaillé sur des procédés de conditionnement (broyage, séparation gravimétrique, séparations magnétiques et électrostatiques) de piles alcalines et de piles lithium-ion en vue de séparer la poudre d’électrode (ou black mass) et les matières enveloppantes, comme le plastique et l’acier, avec pour objectif de pouvoir les recycler séparément. Nous avons également recherché, avec succès, des pistes de valorisation de fractions de matériaux issus du recyclage de batteries lithium-ion, qu’il s’agisse des plastiques ou de l’aluminium.

Bien que les opérations de conditionnement de batteries alcalines ou de batteries lithium-ion en fin de vie aient donné des résultats tout à fait prometteurs, d’autres voies sont à explorer, telles que l’écoconception, y compris l’utilisation de constituants moins difficiles à extraire et la fabrication de batteries plus aisément recyclables, réparables et réutilisables.

IL N’Y A PAS QUE LES BATTERIES

L’univers des possibles est grand en matière de récupération de MCS !

Du côté des résidus postconsommation, en 2023, nous avons par exemple travaillé sur la récupération de néodyme et d’éléments de terres rares à partir d’aimants permanents de disques durs HDD en fin de vie grâce à un financement de recherche du gouvernement du Québec. De nombreux produits électroniques fabriqués durant les vingt dernières années, comme les ordinateurs, les téléphones cellulaires et les écouteurs, contiennent eux aussi des aimants. Ils constituent donc autant de gisements de néodyme et de terres rares. Le cuivre et l’or sont eux aussi des minéraux récupérables à partir de déchets électroniques, tels que les circuits imprimés d’ordinateurs.

Du côté de l’industrie métallurgique, les sous-produits, comme les poussières d’aciérage ou les scories, constituent en 2024 des gisements de plus en plus exploitables. Cette exploitation est notamment possible grâce à des technologies innovantes faisant appel aux fluides supercritiques et à de nouveaux procédés d’hydrométallurgie ou de solvométallurgie, pour récupérer, séparer et recycler les minéraux. Les procédés développés cherchent à intégrer davantage de matériaux biosourcés et biodégradables afin de diminuer le potentiel de toxicité des procédés tout au long de la chaîne de production. En particulier, la solvométallurgie promet une moins grande utilisation de ressources en eau et une meilleure gestion en aval des effluents miniers. Mais ce n’est pas tout !

L’ÉCONOMIE CIRCULAIRE DES MCS

La recherche de pistes de valorisation des sous-produits avant même la mise en place du procédé de production applicable est aussi possible.

Diminuer l’impact environnemental et la perte de matières premières tant sur les plans des procédés d’exploitation et de production que d’utilisation des MCS permet une gestion plus durable des ressources. Cette diminution permet également une plus grande résilience de la chaîne d’approvisionnement des MCS. En intégrant l’économie circulaire à sa vision globale du développement de la filière batterie et de l’exploitation des MCS, le Québec aurait une occasion en or de se positionner comme un chef de file à l’international. On le fait ?

Crédit photo : NathB photographe

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