Expert·e·s : Enrico Boschi (EPF Zurich), Raffaele Mezzenga (EPF Zurich), Mohammad Peydayesh (EPF Zurich)
L’or, symbole de richesse et de pouvoir, est aujourd’hui présent dans nos appareils électroniques, mais son extraction est néfaste pour l’environnement. Une solution surprenante nous vient de la production de fromage : des chercheurs de l’EPF Zurich utilisent du petit-lait pour extraire l’or des déchets électroniques. Il s’agit d’une méthode respectueuse de l’environnement qui transforme deux déchets en métal précieux.
Image: Raffaele Mezzenga (ETH Zürich)
L’or a toujours constitué un fort attrait dans l’histoire de l’humanité. Ce métal permettait, et permet toujours, d’exposer son pouvoir et sa richesse. Aujourd’hui, l’or se trouve non seulement dans les lingots d’or, les pièces de monnaie et les bijoux, mais aussi de plus en plus dans les appareils électroniques.
La popularité de l’or s’accompagne toutefois de certains inconvénients. En effet, son extraction a un impact considérable sur l’environnement : pour obtenir une tonne d’or, il faut déplacer 100 000 tonnes de minerai. L’or est extrait mécaniquement de la roche avec des explosifs ou chimiquement par la cyanuration, ce qui comporte des risques pour la santé et provoque des dommages environnementaux autour des mines.
Pour satisfaire l’appétit féroce de la société de consommation, les besoins en nouvel or sont illimités. Actuellement, 7 % de l’or disponible sont stockés dans les déchets électroniques, dont 20 % seulement sont recyclés à l’échelle mondiale. La concentration aurifère dans les déchets électroniques est cent fois supérieure à celle des mines d’or. Le recyclage des déchets électroniques est donc le maître-mot. Mais comment procéder ? Alors que la fonte constitue une solution simple, efficace et respectueuse de l’environnement pour recycler l’or issu de bijoux ou de pièces de monnaie, les conditions de recyclage de l’or issu de déchets électroniques sont plus exigeantes. Aujourd’hui, le métal est généralement extrait des déchets en plusieurs étapes grâce à des procédés énergivores et à l’utilisation de produits chimiques toxiques, avec pour conséquence des effets négatifs sur l’environnement et des coûts élevés.
Les impuretés métalliques en solution se fixent aux protéines du petit-lait grâce à de faibles interactions moléculaires et peuvent ainsi être séparées. Ce procédé est utilisé pour tous les métaux de poids moléculaire élevé, dont l’or fait partie. Raffaele Mezzenga, professeur au département des sciences de la santé et technologie de l’EPF Zurich, a su voir tout le potentiel offert : « Nous voulions exploiter cette affinité de l’or pour les protéines du petit-lait afin de fixer l’or des déchets électroniques. »
Mais sous quelle forme le petit-lait doit-il se trouver pour y parvenir ? Dans le cadre d’un mémoire de bachelor, Enrico Boschi a établi un procédé permettant de transformer le petit-lait en éponge : pour ce faire, les protéines contenues dans le petit-lait sont détruites au niveau de leur structure par un pH bas et une température élevée, puis elles sont précipitées et lyophilisées. Il en résulte un aérogel, un corps solide très poreux. Le miracle peut alors commencer : l’or se fixe sur l’éponge de fibrilles de protéines.
L’adsorption de l’or sur les éponges n’est possible que si les composants métalliques des déchets électroniques sont préalablement isolés de l’appareil, détruits mécaniquement et ionisés avec des acides standard. La solution ainsi obtenue contient 1 partie par million d’or, 1000 parties par million de cuivre, 1000 parties par million de fer et d’autres métaux à faible concentration. Si un aérogel est incubé pendant une longue période (au moins une journée) dans la solution d’ions métalliques, l’éponge contient 90 % d’or et 10 % de cuivre. L’affinité de l’or pour les protéines de petit-lait est si élevée qu’il occupe presque tous les sites de fixation. Raffaele Mezzenga en a lui-même été surpris : « Dans certaines conditions, sous forme d’aérogels et avec de longues périodes d’incubation, les protéines de petit-lait fixent l’or de manière sélective avec une très grande affinité et repoussent les autres métaux. L’aérogel peut alors fixer 20 % de son poids à l’or. »
Une fois l’or fixé à l’aérogel, il n’est pas nécessaire de recourir à la sorcellerie pour obtenir de l’or solide : l’éponge est brûlée à des températures supérieures à 1000 degrés Celsius et les pépites d’or ainsi obtenues peuvent être collectées. Un processus fascinant : « L’or élémentaire, explique Raffaele Mezzenga, renaît de ses cendres tel un phénix. » Deux déchets (les déchets électroniques et le petit-lait) permettent d’obtenir de l’or d’une pureté de 91 %, soit 22 carats. Une valeur ajoutée d’un facteur 50 est obtenue, même si l’on tient compte de l’ensemble des coûts du procédé.
Le groupe de Raffaele Mezzenga a testé le procédé avec des cartes mères d’ordinateurs. Une pépite d’or de 450 milligrammes a été obtenue à partir de 20 de ces cartes. Les chercheurs ont également démontré que l’or peut aussi être extrait avec succès des téléphones portables et des déchets de production de puces électroniques. L’objectif est désormais de développer cette technologie afin de pouvoir l’utiliser dans les prochains mois, même hors des conditions idéales d’un laboratoire.
Mais la vision est encore plus ambitieuse. Raffaele Mezzenga espère que les aérogels provenant d’autres flux de déchets de l’industrie alimentaire permettront de fixer et de séparer sélectivement d’autres métaux, voire des hormones. Et comme il le dit si bien : « Laissons-nous surprendre par ce que la nature a à nous offrir. »
