En 2019, 224 Mt de déchets municipaux solides ont été produits en Europe. Une part importante de ces déchets est traitée par incinération, produisant chaque année 20 millions de tonnes de mâchefers résiduels issues de l'incinération des déchets municipaux solides (MSWI). Si la fraction la plus grossière (> 2 mm) peut être réutilisée dans le domaine de la construction, ce n'est pas le cas de la fraction la plus fine (< 2 mm, 30 % en poids), qui est destinée à être mise en décharge.
Dans ce cadre, le projet Refina a rassemblé des industriels et des universitaires de trois pays (France, Belgique et République tchèque) dans le but de mettre au point des procédés physiques et chimiques permettant de récupérer les métaux d'intérêt contenus dans la fraction fine de mâchefers issus de l’incinération de déchets municipaux solides. L'objectif de ce projet était double : récupérer les éléments d'intérêt et « nettoyer » les matériaux résiduels avant de les utiliser comme substituts du ciment et du sable dans les formulations de béton destinées à des applications dans le secteur de la construction.
L'objectif de la thèse de Mathilde Perrin a été d'étudier la faisabilité d'une récupération sélective du cuivre et du zinc, dont les teneurs dans la fraction fine de mâchefers sont comparables à celles des minerais de faible teneur. Un procédé en quatre étapes a été conçu, comprenant un rinçage, une lixiviation, une précipitation et un électro-dépôt. Une étape de lixiviation sélective à l'aide d'une solution d'ammoniac et de chlorure d'ammonium a été réalisée afin d'éviter une co-lixiviation du fer. Après l'étape de lixiviation, la précipitation du zinc a été réalisée par ajout de nitrate d'aluminium, suivie d'une électrodéposition du cuivre à partir d'un milieu ammoniacal. Jusqu'à 70 % du Cu et du Zn ont pu être récupérés avec des modifications minimes de la composition du lixiviat, permettant ainsi sa réutilisation. Le procédé mis au point permet de récupérer le cuivre métallique et le zinc sous forme de spinelle à partir d'un déchet initialement destiné à être mis en décharge.
Perrin M., Svecova L., Deseure J., Closed-loop process for Zn and Cu selective recovery from MSWI bottom ash fine fraction, Minerals Engineering 203(2023)108353, https://doi.org/10.1016/j.mineng.2023.108353
