En 2020, près de 78 millions de véhicules automobiles ont été fabriqués dans le monde. Malgré l’augmentation des ventes et de la production de véhicules électriques, la plupart des voitures seront encore équipées de moteurs à combustion avec pots catalytiques dans les années à venir.
Figure 1. Schéma d’un pot catalytique
Ces pièces automobiles nécessitent l’utilisation d’énormes quantités de matières premières. Il y a notamment une forte demande dans le monde pour le platine, le palladium et le rhodium, des métaux précieux rares que l’on trouve à l’intérieur des pots catalytiques. Ces métaux aident à faire en sorte que les résidus non brûlés de monoxyde de carbone, d’hydrocarbures ou d’oxydes d’azote soient oxydés et neutralisés. Ils sont également nécessaires aux véhicules en circulation, car après environ 100 000 kilomètres, les pots catalytiques doivent généralement être remplacés.
L’extraction des minerais de ces métaux rares est toutefois coûteuse et polluante. Pour un seul gramme de platine, environ 300 kg de roche doivent être extraits d’une profondeur allant jusqu’à 1000 mètres. Malgré les efforts déployés et les coûts payés pour l’extraction, les grandes mines d’Afrique, de Russie et des Amériques peuvent difficilement suivre le rythme de la demande croissante.
Le recyclage des pots catalytiques automobiles usagés est beaucoup plus écologique et permet de conserver les ressources. Il est possible de récupérer le platine, le palladium et le rhodium sur les pots catalytiques usagés et de les réutiliser pour produire de nouveaux pots lorsque la ferraille est correctement triée et préparée.
Précision et transparence suscitant la confiance
Les prix de ces métaux précieux fluctuent en raison de l’évolution de la demande, des volumes de production et des goulots d’étranglement au niveau de l’offre. Précision, rapidité et transparence sont nécessaires tout au long du processus de recyclage pour identifier et évaluer correctement ces métaux coûteux.
Gebrüder Naim OHG, une entreprise internationale de recyclage située à Sarrebruck qui entretient des relations avec des fournisseurs et des clients dans 50 pays à l’échelle mondiale, connaît l’importance d’un établissement de prix précis. Ce recycleur est actif dans le commerce de gros de la ferraille depuis le début des années 2000 et se concentre sur l’achat, le traitement et la vente de pots catalytiques depuis de nombreuses années. Il reçoit entre 300 kg et 10 t de matières premières de fournisseurs du monde entier, parfois par fret maritime depuis l’Afrique du Sud et l’Australie.
Figure 2. Réception de pots catalytiques
Figure 3. Pesage des marchandises reçues
Ses relations fructueuses avec ses partenaires commerciaux reposent sur l’obtention de résultats d’analyse précis et rapides pour l’établissement d’ententes de prix, ainsi que sur la transparence et l’honnêteté. La vérification rapide sur site de la teneur en métaux précieux de la ferraille de pots catalytiques l’aide à garder confiance et à éviter la fraude. Le recycleur utilise un analyseur à fluorescence X (XRF) à main pour identifier avec précision les nombreux éléments chimiques présents dans un échantillon de pot catalytique. Cet analyseur est un Vanta™ d’Olympus (modèle VLW).
Obtention rapide de résultats d’analyse élémentaire pour vérifier la teneur en métaux précieux
L’analyseur Vanta étant robuste et résistant à la poussière et à l’eau, il offre un excellent temps de fonctionnement et un faible coût de possession. Cet appareil est équipé de l’Axon Technology™, une technologie novatrice développée par Olympus qui permet d’obtenir des résultats rapides, exacts et reproductibles entre analyses et entre appareils. L’analyseur fournit des réponses rapides en comptant les rayons X fluorescents émis par un échantillon lorsqu’il est excité par une source de rayons X. En 30 secondes, l’analyseur peut déterminer la teneur de 25 éléments dans un échantillon.
Figure 4. Exemple d’analyse de pot catalytique de voiture à l’aide d’un analyseur XRF à main Vanta
En plus du platine, du palladium et du rhodium, l’analyseur peut déterminer la teneur d’autres éléments dans les échantillons de pots catalytiques, comme le cérium, le tungstène, le nickel et le ruthénium. La teneur en plomb est aussi déterminée, car ce métal peut influencer le poids de la matière première et, en conséquence, le prix. La teneur en tantale et en sélénium est également mesurée, car leurs spectres d’émission typiques peuvent chevaucher les spectres du platine. Sans savoir que ces éléments sont présents, un recycleur pourrait déterminer à tort que la ferraille de pots catalytiques contient des quantités excessives de platine. Le Vanta évite ce problème grâce à des algorithmes intelligents. Les résultats sont d’une précision remarquable : ils correspondent à 99 % aux résultats des analyses effectuées en laboratoire.
Figure 5. Analyse d’un échantillon de pot catalytique à l’aide d’un analyseur Vanta VLW et d’une station de travail Vanta
Analyse et traitement de la ferraille de pots catalytiques
De petites quantités de pots catalytiques reçus peuvent être entièrement analysées en très peu de temps. On coupe et presse les pots catalytiques pour rendre accessibles les monolithes en céramique, ou noyaux, situés à l’intérieur de l’enveloppe des pots et recouverts de métaux précieux.
Figure 6. Ouverture d’un pot catalytique
Alors que la ferraille de l’enveloppe est envoyée au recyclage afin que l’acier soit réutilisé, les précieux monolithes sont broyés dans un broyeur à boulets, puis tamisés, homogénéisés, séchés et mélangés. Un échantillon de la poudre est pressé avec un liant et divisé en trois parties.
Figure 7. Les monolithes sont broyés dans le broyeur à boulets
Figure 8. Cueillette d’un échantillon
Une partie est acheminée au fournisseur afin qu’il en effectue le contrôle, souvent avec son propre analyseur Vanta. Une autre partie reste chez le recycleur. La dernière partie sert d’échantillon de réserve. Enfin, l’analyse XRF est effectuée à l’aide de l’analyseur Vanta à main.
Pour les livraisons plus importantes, l’échantillon est également envoyé à un laboratoire externe à des fins d’analyse chimique par voie humide, où la poudre peut être convertie en un échantillon liquide afin que les différents métaux précieux puissent être détectés. Les résultats obtenus au moyen de cette méthode ne peuvent être surpassés en termes de précision. Cependant, il faut souvent une semaine pour obtenir les résultats et les coûts sont élevés. Pour ces volumes plus importants, le recycleur paiera souvent d’abord un pourcentage important de la valeur en fonction de l’analyse interne, puis effectuera le règlement après réception du résultat du laboratoire externe. Ce processus est connu sous le nom d’« affinage moyennant redevance », le règlement étant basé sur l’analyse.
Figure 9. Analyse d’échantillons de pots catalytiques en laboratoire
Après l’analyse du fournisseur, l’ensemble des composants internes broyés des pots catalytiques est vendu à divers affineurs du monde entier pour la récupération des métaux précieux.
Grâce à l’analyseur XRF à main Vanta, les entreprises de recyclage peuvent vérifier immédiatement et de manière transparente le contenu des marchandises proposées pour établir une entente de prix rapide, équitable et favorable pour les deux parties. Cette assurance peut favoriser les relations commerciales à long terme et la rentabilité.
