Recyclage des aimants aux terres rares à l’infini : la solution est québécoise (encore !)

Innord, une jeune entreprise québécoise s’apprête à construire une usine de recyclage des «terres rares» au Québec, pour recycler à l’infini ces précieux métaux. L’usine permettra le recyclage des aimants permanents qui entrent dans la fabrication des voitures électriques et des éoliennes, entre autres, et ce avec un impact environnemental quasi inexistant !

Mathieu Bourdeau et Kiril Mugerman de Innord/GéoMégA

​L’économie circulaire et la valorisation des métaux technologiques offre définitivement de belles opportunités à nos entrepreneurs québécois. Voilà quelques semaines, nous vous avons présenté Recyclage Lithion, une entreprise québécoise qui s’apprête à commercialiser un procédé révolutionnaire, propre et rentable pour recycler les batteries au lithium-ion des voitures électriques.

Dans le même ordre d’idée, l’équipe de la compagnie Innord a fait une percée technologique dans la récupération et la production des «terres rares», sans rejets dans l’environnement. Avec une usine pilote en opération dès 2019, Innord contribuera à améliorer l’empreinte écologique des technologies vertes, en particulier les voitures électriques et les éoliennes. 

Les chimistes d’Innord ont passé plusieurs années à explorer plusieurs pistes de solution, de l’électrophorèse à la séparation magnétique, jusqu’à la percée technologique qui a mené au développement du «procédé ISR». Contrairement aux procédés classiques utilisés en Chine (qui produisent 85% des terres rares), leur élégant procédé ISR n’utilise aucun solvant organique. Nul besoin de porter de masque dans le laboratoire. L’impact environnemental est presque nul. Presque tous les réactifs sont récupérés et réintégrés en cours de processus, ce qui rend l’ISR propre et rentable. Et contrairement à l’électrophorèse et à la séparation magnétique, l’ISR est compatible avec une production de masse. 

Pour des raisons de rentabilité et d’approvisionnement, l’équipe de Innord se concentre sur le recyclage des aimants permanents qu’on trouve dans les moteurs électriques. À la sortie du procédé : des oxydes de terres rares purs à 99,5%, d’une qualité suffisante pour fabriquer de nouveaux aimants. De l’économie circulaire, quoi !

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​Les aimants permanents sont omniprésents autour de nous. Ils animent une foule de produits technologiques, que ce soit les disques durs d’ordinateurs, les moteurs d’accessoires de voitures… partout où on a besoin de plus de puissance et de moins d’encombrement. La demande de plus en plus grande pour l’énergie éolienne et la voiture électrique a provoqué depuis moins de 10 ans une explosion du besoin en terres rares spécifiques utilisées dans les aimants.

Aperçu des applications des aimants permanents à terres rares (BRGM, 2016)

Les aimants permanents les plus intéressants pour Innord contiennent environ 30% de terres rares, principalement du néodyme et du dysprosium, des éléments de grande valeur. On y trouve aussi d’autres métaux rares, dont un peu de cobalt qui est aussi purifié par le procédé ISR.

Les aimants permanents à terres rares dans une voiture (BRGM, 2016)

Un procédé qui intéresse l’industrie de la voiture électrique

En novembre 2018, Innord a été choisi par l’Université de Liège, en France, pour une étude pilote sur le recyclage des véhicules hybrides et électriques pour le compte d’un important manufacturier automobile. Dans le cadre de cette collaboration, Innord effectuera des tests de séparation sur des concentrés d’éléments de terres rares produits à partir d’aimants provenants de véhicules hybrides et électriques récupérés.

C’est que, dans l’Union Européenne, les exigences de cycle de vie sont beaucoup plus élevées qu’ailleurs : 85% de chaque véhicule doit être réutilisé ou recyclé et 95% récupéré depuis 2015. Tout comme pour les batteries, le recyclage des aimants des véhicules électriques devient un point central pour se conformer aux règlementations environnementales.

Les aimants à base de Néodyme jouent un rôle important dans la fabrication de moteurs électriques plus puissants pour les véhicules et éoliennes. Actuellement, le recyclage de l’acier et du cuivre est très bien établi, mais le recyclage des aimants permanents de ces nouveaux moteurs plus efficaces est très limité.

La Chine, qui s'impose de plus en plus dans le domaine des véhicules électriques, interdit l’importation de rebuts d’aimants permanents. Par ailleurs, ses propres matériaux sont recyclés grâce au polluant procédé par solvants organiques. La technologie ISR d’Innord constitue donc une solution propre et alternative à l’offre croissante de rebuts d’aimants permanents.

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Aperçu des dispositifs ISR

Du laboratoire à l’usine… c’est pour très bientôt

L’usine pilote de Innord verra le jour en 2019 et sera probablement située à Boucherville. Elle aura la capacité de traiter 2 tonnes d’aimants permanents par mois.

Une fois la démonstration faite, Innord compte bâtir une usine commerciale, toujours au Québec. «Notre usine aura la capacité de traiter 40 t d’aimants par mois», affirme Mathieu Bourdeau, chef de la direction financière. Innord compte sécuriser l’approvisionnement de 500 t par année d’aimants permanents et de résidus, ce qui représente près de 150 t d'éléments de terres rares sous forme métalliques.

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Produits du procédé ISR : poudre d’oxyde de néodyme (gauche), poudre d’oxyde de dysprosium (droite)

Les quelque 170 tonnes d’oxyde de Néodyme et 10 tonnes d’oxyde de dysprosium qui seront initialement produites au Québec par Innord ne révolutionneront pas le marché, bien sûr. Juste en 2015, la production mondiale (principalement chinoise) s’élevait à 24 000 tonnes de néodyme et 1450 tonnes de dysprosium.

​Mais le procédé ISR représente réellement de l’économie circulaire, et les volumes à recycler augmenteront d’année en année puisqu’il faudra bien recycler de plus en plus de véhicules électriques, d’éoliennes et autres technologies vertes en fin de vie. «Nous croyons que l’ISR est le maillon manquant qui ramènera le cycle économique de l’industrie des aimants permanents hors la Chine. Nous travaillerons avec les différents maillons de la chaîne d’approvisionnement pour réaliser et concrétiser ce cycle économique», affirme Kiril Mugerman, président et CEO de GéoMéga et de Innord. 

À titre indicatif, l’oxyde de néodyme se transige actuellement à 108 000 $/tonne, tandis que l’oxyde de dysprosium se vend 454 000 $/tonne (Statistica.com). 

​Juste dans une éolienne de 1,5 MW (les plus communes au Québec), on trouverait près d’une tonne d’aimants permanents, soit près de 280 kg de terres rares. Même chose pour les voitures électriques et hybrides qui en contiendraient entre 1 et 3,5 kg par voiture.

Révolution à prévoir dans l’industrie minière

Le procédé ISR pourrait éventuellement transformer l’exploitation minière, car les métaux rares deviennent de plus en plus stratégiques… il est clair que le monde ne se contentera pas de laisser ce monopole à la Chine si un procédé de traitement économique et propre fait ses preuves.

Au départ, la société minière GéoMégA a créé sa filiale Innord pour développer une technique de séparation chimique des terres rares plus propre afin de rendre acceptable et rentable l’exploitation du gisement québécois de Montviel qu’elle possède. «Envoyer simplement le concentré de minerais en Chine n’aurait pas été rentable» selon Kiril Mugerman. Ce sont les oxydes isolés qui ont de la valeur, car leur séparation est très complexe et polluante.

En 2011, les prix des terres rares avaient flambé, la Chine ayant décidé de les utiliser comme moyen de pression sur le Japon. Mais les prix de la plupart de ces éléments métalliques sont retombés, depuis, à des niveaux «acceptables». Les éléments qui ont le plus de valeur sont bien sûr les plus rares, et rentabiliser leur extraction du sol est un exercice périlleux si on se contente de vendre aux Chinois le concentré brut. 

Cette situation a cependant poussé Innord à innover et à découvrir un gisement minéral plus concentré et simple à exploiter, idéal pour le développement de son nouveau procédé d’extraction : le recyclage des aimants et des résidus de fabrication d’aimants.

L’avis de l’auteur

​Voilà une nouvelle qui semble très spécialisée, mais elle touchera probablement tous les aspects de nos vies !

Cette innovation purement québécoise pourrait, d’ici quelques années, débloquer la question de l’empreinte écologique des technologies vertes et des technologies numériques. On peut même y voir un déblocage du problème géostratégique que constitue notre dépendance au monopole minéral chinois.

Pour en savoir plus sur les Terres Rares :

• Panorama du marché des Terres Rares (BRGM, 2016)
• Le Néodyme (Nd) – éléments de criticité
• Le Dysprosium (Dy) – éléments de criticité
• DOSSIER ENJEUX DES GÉOSCIENCES - LES TERRES RARES (JANVIER 2017)
• Rare-Earth Elements (U.S. Geological Survey)

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Sources :
Entrevue avec Mathieu Bourdeau et Kiril Mugerman de Innord/GéoMégA
GéoMégA
Statistica.com
Panorama du marché des Terres Rares (BRGM, 2016)


Auteur : Daniel Rochefort
Les opinions exprimées dans ce texte n’engagent que l’auteur