économie circulaire état des lieux valorisation eaux usées
A
Études
Assainissement
Déchets et Propreté
TSM 9 2021 - Page(s) 85-100

Opportunités de récupération des métaux en station d’épuration

Metal recovery opportunity in wastewater treatment plants

Résumé

Issus de la croûte terrestre et répartis non uniformément dans celle-ci, les métaux (alcalins, alcalino-terreux, métaux de transition et métalloïdes) sont extraits des mines pour être utilisés dans de nombreux procédés industriels ou dans des biens de consommation courante, avant d’être dispersés de nouveau dans l’environnement et de bouleverser des écosystèmes qui ne sont pas prêts à les accueillir. En cours de chaîne, la station de récupération des ressources de l’eau (StaRRE) est un réceptacle avant dispersion dans l’environnement. Cette étude s’appuie sur l’analyse de données de différents pays (France, Suisse, États-Unis, Allemagne, Angleterre). Elle évalue la pertinence de récupérer un ou plusieurs métaux parmi 49 selon des perspectives stratégiques, financières, minières et technologiques. Deux outils de hiérarchisation des métaux vis-à-vis de leur intérêt pour l’économie circulaire sont développés : la criticité et le potentiel financier. La StaRRE est comparée à d’autres gisements pour évaluer sa pertinence en tant que future mine urbaine. Un fort potentiel de récupération pour le magnésium sur l’ensemble de la station est démontré. La récupération des métaux réglementés, comme le chrome et le cuivre, depuis les boues d’épuration est la plus pertinente. D’autres métaux présents majoritairement dans les cendres issues de l’incinération des boues, tels que le palladium, le platine ou le tungstène, nécessitent une investigation plus avancée. Dans les eaux traitées de station d’épuration, on observe une dichotomie d’intérêt (forte criticité vs fort potentiel financier) pour une douzaine de métaux, dont des éléments majeurs (calcium, potassium, sodium, silicium) et des métaux réglementés (nickel et zinc). Enfin, la récupération reste un défi technologique à de telles concentrations et est peu explorée dans la littérature scientifique.

Abstract

Distributed non-uniformly in the Earth's crust, metals (alkali, alkaline earth, transition metals and metalloids) are extracted from mines in order to be used in many industrial processes or in everyday consumer goods. Without fail, they end up back into the environment and are upsetting ecosystems that are not accustomed to their presence. As a node in the urban hydrosystem network, the water resources recovery facility (WRRF) is one of the last sites where we can act before these metals are released to the environment. This article is based on the analysis of data from different countries (France, Switzerland, United-States, Germany and United Kingdom). It assesses the relevance of recovering up to forty-nine metals from a strategic, financial, mining and technological perspectives. Two tools for prioritizing metals in relation to their interest in the circular economy were developed: criticality and financial potential. The water resources recovery facility is compared with other deposits to put forward its relevance as a future urban mine. First of all, the recovery potential for magnesium throughout the plant is strong. This study shows that the most suitable matrix to recover regulated metals such as chromium and copper is sewage sludge. Other metals found mainly in sewage sludge ashes such as palladium, platinum or tungsten would require further investigation. In treated waters, a dozen of metals including major elements (calcium, potassium, sodium, silicon) and regulated metals (nickel and zinc) are split between either strong criticality or strong financial potential. Finally, metal recovery at such low concentrations remains a technological challenge and is poorly documented in the scientific literature.

Mots clés : État des connaissances, Revue bibliographique, Économie circulaire, Récupération des ressources de l’eau, Mine urbaine, Métaux critiques
Keywords : State of the art, Literature review, Circular economy, Water resources recovery, Urban mining, Critical metals
https://doi.org/10.36904/tsm/202109085

1, 3, 4, 6 Institut national de recherche pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Inrae) – UR Reversaal – Villeurbanne

1, 2, 4 Université Lyon, Institut national des sciences appliquées de Lyon (INSA) – Laboratoire Déchets Eaux Environnement Pollutions (DEEP) – EA7429 – Villeurbanne

5 Agence de l’eau Rhône Méditerranée Corse – Lyon

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