Recyclage des cartes de circuits imprimés pour récupérer les métaux et produire des produits à valeur ajoutée

L'industrie des équipements électriques et électroniques (ÉÉÉ) est l'un des secteurs les plus dynamiques au monde. En conséquence de sa croissance, un grand volume des déchets d’équipements électriques et électroniques (DÉÉÉ) est généré : ordinateurs, imprimantes, téléphones mobiles et téléviseurs. Le Programme des Nations Unies estime que 20 - 50 millions de tonnes de déchets électroniques sont générés dans le monde à chaque année. Dans les pays développés, cela correspond à environ 1% du total des déchets solides. Les cartes de circuits imprimés sont des mélanges complexes qui contiennent plusieurs composants métalliques et non métalliques, comme des métaux, des polymères, des résines époxydes, des oxydes métalliques et des retardateurs de flamme. L'étude préliminaire de la décomposition de ces cartes sous forme de mélanges s'est avérée inefficace en raison de lacunes importantes de la littérature scientifique acuelle concernant la compréhension fondamentale des différentes interactions chimiques qui peuvent avoir lieu entre les différents composants lors de la pyrolyse. On note principalement la présence du retardateur de flamme bromé, le tétrabromobisphénol A (TBBPA), qui libère le bromure d'hydrogène (HBr), un composé toxique, lors de sa décomposition thermique. Diverses interactions chimiques peuvent donc se produire entre le HBr gazeux libéré et les différents composants des cartes électroniques, menant ainsi à la formation de composés complexes et contaminés qui peuvent nuire au recyclage des produits récupérées et au rendement des procédés de recyclage associés. Pour ces raisons, nous avons découplé dans cette thèse pour la première fois les effets des principaux composants métalliques et non métalliques des cartes de circuits imprimés et nous avons étudié individuellement leurs interactions potentielles avec le retardateur de flamme (TBBPA) lors de la pyrolyse. Ceci a permis par la suite de développer une meilleure compréhension des mécanismes réactionnels. Tout d'abord, nous avons étudié pour la première fois le mécanisme complexe de dégradation thermique des cartes de circuits imprimés en utilisant l'analyse thermique simultanée TGA-DSC. Plus précisément, nous avons identifié toutes les réactions potentielles impliquant la présence de brome dans les cartes de circuits imprimés à l'aide d'échantillons synthétiques composé du retardateur de flamme (TBBPA) et : 1- les composants non métalliques des cartes de circuits imprimés (résines époxydes, polyéthylène) ; 2- les oxydes (l’oxyde de calcium et la silice) ; et 3- vii les principaux composés métalliques (cuivre, fer et étain). Nous avons également étudié le comportement thermodynamique de bromures métalliques qui peuvent se former et peuvent avoir un impact sur notre procédé (c.-à-d. bromure de cuivre, bromure de fer et bromure d'étain). Des calculs thermodynamiques en système ouvert ont également été effectués pour la première fois pour supporter nos observations. En conséquence, nous avons prouvé que le HBr (g) dégagé du TBBPA lors de la pyrolyse réagit avec le cuivre, le fer et l’oxyde de calcium pour former les bromures correspondants. Ces bromures resteront dans le résidu de pyrolyse jusqu'à une température de 580oC. Au-dessus de cette température, certains bromures commencent à s'évaporer et se perdent dans l'atmosphère. Enfin, nous avons expliqué en détail le mécanisme complexe de décomposition des cartes de circuits imprimés.