Turning trash into treasure: How microwaves are revolutionizing e-waste recycling
Transformer les déchets en trésors : Comment les micro-ondes révolutionnent le recyclage des déchets électroniques
Par Terence Musho
Édité par Lisa Lock, relu par Robert Egan
Notes de la rédaction
Ce circuit imprimé de disque dur contient des condensateurs au tantale orange montés en surface, utilisés pour stocker l'énergie dans les appareils électroniques compacts. Crédit : Terence Musho/Université de Virginie-Occidentale
Vous ne connaissez peut-être pas le tantale, mais il est probable que vous en ayez déjà un en votre possession. C'est un composant essentiel de nos téléphones portables et ordinateurs portables, et il n'existe actuellement aucun substitut efficace. Même si vous prévoyez de recycler vos appareils après leur mise hors service, le tantale qu'ils contiennent risque de finir à la décharge ou d'être expédié à l'étranger, perdu à jamais.
En tant que chercheur spécialisé dans la récupération des matériaux critiques, j'ai passé des années à fouiller les déchets électroniques, les considérant non pas comme des déchets, mais comme une mine urbaine remplie de matériaux précieux comme le tantale.
L'importance du tantale
Le tantale est un métal rare et résistant à la chaleur, essentiel aux condensateurs électroniques. Ces condensateurs sont de minuscules dispositifs qui stockent et libèrent efficacement l'énergie dans presque tous les appareils électroniques que vous utilisez. Environ 24 % du tantale produit dans le monde est utilisé dans des condensateurs utilisés dans des applications haut de gamme sensibles à l'espace, telles que les smartphones, les ordinateurs portables, les appareils médicaux et même l'électronique aérospatiale, où 80 % des condensateurs au tantale sont fabriqués en surface. Sans le tantale, nombre de nos technologies essentielles ne fonctionneraient tout simplement pas aussi efficacement.
Ce métal indispensable a pourtant un prix exorbitant. En 2024, le tantale coûtait 170 dollars américains le kilogramme, soit bien plus cher que des métaux courants comme le cuivre, dont le prix s'élève à environ 9,50 dollars américains le kilogramme. Malgré cette valeur élevée, le recyclage du tantale reste étonnamment inefficace. Les méthodes de recyclage traditionnelles ignorent généralement les condensateurs au tantale, car l'extraction de petites quantités est énergivore, coûteuse et risquée pour l'environnement.
Le coût caché de l'ignorance des déchets électroniques
La réalité des déchets électroniques est préoccupante. Rien qu'en 2022, le monde a produit plus de 62 millions de tonnes de déchets électroniques. Une grande partie de ces déchets électroniques est soit jetée dans des décharges, soit expédiée à l'étranger, où des méthodes de recyclage dangereuses, comme la combustion de circuits imprimés ou le décapage chimique des métaux, présentent des risques pour la santé et l'environnement.
Des matériaux critiques comme le tantale étant considérés comme « à haut risque » en raison de leur rareté et des contraintes géopolitiques, négliger leur récupération exacerbe les vulnérabilités économiques et stratégiques. Les États-Unis dépendent fortement des importations de tantale en provenance de pays comme la Chine, et les ruptures d'approvisionnement peuvent affecter considérablement des secteurs allant de l'électronique grand public aux technologies de défense.
Une nouvelle approche du recyclage alimentée par les micro-ondes
Au Département de génie mécanique, des matériaux et de l'aérospatiale de l'Université de Virginie-Occidentale, mon équipe et moi-même avons cherché à répondre à une question simple : pourrions-nous développer une méthode plus propre, plus sûre et plus rentable pour recycler le tantale des condensateurs usagés ?
La solution s'est avérée être les micro-ondes. Ces micro-ondes sont similaires à ceux utilisés en cuisine, mais plus puissants et contrôlés avec précision. Voici comment fonctionne notre procédé :
Tout d'abord, nous broyons des condensateurs au tantale usagés et mélangeons la poudre obtenue avec un matériau à base de carbone. Contrairement à l'eau, le carbone absorbe rapidement les micro-ondes, ce qui nous permet de concentrer une chaleur intense et ciblée directement sur les particules de tantale. En chauffant sélectivement le carbone, les micro-ondes déclenchent une réaction appelée « réduction carbothermique ».
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e procédé transforme les composés de tantale en carbure de tantale pur, une forme facilement récupérable présentant des niveaux de pureté remarquables, supérieurs à 97 %, comme nous l'avons démontré dans notre récente étude publiée dans Scientific Reports.
L'utilisation des micro-ondes élimine les traitements chimiques agressifs et réduit considérablement la consommation d'énergie par rapport aux méthodes traditionnelles. De plus, elle minimise considérablement les sous-produits nocifs.
Du succès en laboratoire à l'impact industriel
Si les premiers tests ont prouvé l'efficacité de notre approche, la prochaine étape cruciale consiste à déployer cette méthode au-delà du laboratoire. Nous travaillons actuellement sur des projets pilotes portant sur des lots plus importants de déchets électroniques, tels que des circuits imprimés de smartphones et des équipements de serveurs provenant de centres de données, afin de valider l'évolutivité de la technologie.
Notre financement initial provenait du programme de recyclage au point de stockage (RPOD) de la DARPA, ce qui reflète l'importance stratégique que l'armée américaine accorde au recyclage national des matériaux critiques. La sécurité nationale étant étroitement liée à la technologie et à l'indépendance des ressources, un recyclage efficace du tantale pourrait s'avérer crucial, non seulement sur le plan économique, mais aussi stratégique.
Un avenir durable : Avantages économiques et environnementaux
Comment faire du recyclage généralisé du tantale et d’autres métaux critiques une réalité ? Une grande partie de la réponse réside dans l’économie. Lorsque les installations de recyclage réalisent qu’elles peuvent récupérer des métaux d’une valeur de plusieurs centaines de dollars par kilogramme grâce à des technologies abordables et respectueuses de l’environnement, la motivation devient irrésistible.
Cet article fait partie de Science X Dialog, où les chercheurs peuvent présenter les résultats de leurs articles de recherche publiés. Consultez cette page pour en savoir plus sur Science X Dialog et comment y participer.
Plus d’informations : Ansan Pokharel et al., Recyclage assisté par micro-ondes du tantale et du manganèse des condensateurs au tantale en fin de vie, Scientific Reports (2025). DOI : 10.1038/s41598-025-96574-7
Informations sur la revue : Scientific Reports
Terence Musho, P.E., Ph.D., est professeur associé au département de génie mécanique, des matériaux et aérospatial de l’Université de Virginie-Occidentale. Il a obtenu son doctorat en science des matériaux à l'Université Vanderbilt, avec une spécialisation en modélisation des matériaux de base. Ses recherches actuelles portent sur le développement de méthodes pyrométallurgiques assistées par micro-ondes pour récupérer des matériaux critiques à partir de déchets électroniques. Ses travaux visent à transformer l'industrie du recyclage grâce à des technologies évolutives et économes en énergie qui soutiennent l'exploitation minière urbaine et une économie circulaire plus durable.
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RESUME
Transformer les déchets en trésors : comment les micro-ondes révolutionnent le recyclage des déchets électroniques
Vous n'avez peut-être jamais entendu parler du tantale, mais il y a de fortes chances que vous en ayez en votre possession. C'est un composant essentiel de nos téléphones portables et de nos ordinateurs portables, et il n'existe actuellement aucun substitut efficace. Même si vous prévoyez de recycler vos appareils après leur utilisation, le tantale qu'ils contiennent risque de finir dans une décharge ou d'être expédié à l'étranger, perdu à jamais.
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COMMENTAIRES
Cet article se situe dans le cadre ''Energie'' de ce blog et nous incite fortement a recycler tout ce qui peut l etre ..Nous continuons de vivre en surconsommation sans avoir en tete ce qui nous manquera déjà dans 50 , 100 ou 300 ans !!!
Calculée par le Global Footprint Network , la date du 1er août correspond à la date à laquelle l'humanité a consommé (empreinte écologique) l'ensemble des ressources que la Terre peut produire en une année (biocapacité).
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More information: Ansan Pokharel et al, Microwave-assisted recycling of tantalum and manganese from end-of-life tantalum capacitors, Scientific Reports (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-96574-7
Journal information: Scientific Reports
Terence Musho, P.E., Ph.D., is an Associate Professor in the Department of Mechanical, Materials & Aerospace Engineering at West Virginia University. He earned his doctorate in Materials Science from Vanderbilt University, specializing in first-principles materials modeling. His current research focuses on developing microwave-enhanced pyrometallurgical methods to recover critical materials from electronic waste. His work aims to transform the recycling industry through scalable, energy-efficient technologies that support urban mining and a more sustainable circular economy.
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