Contexte
Envitech France a été sollicitée par une société spécialisée dans la fabrication de batteries de haute technologie pour l’industrie qui produit chaque année près de 30 millions de piles.
L’un de ses procédés de fabrication génère des effluents liquides contenant environ 60 tonnes de lithium par an. Ces effluents présentent une composition complexe : lithium (35 g/L), chlorures (186 g/L), fer (19 g/L) ainsi que d’autres métaux dissous. Ils se caractérisent par un pH acide de 4, une conductivité très élevée (160 500 µS/cm) et une DCO importante (40 g/L).
Face à cette problématique, l’entreprise a sollicité Envitech France pour l’aider à développer une solution de traitement et de valorisation de ces effluents.
Traitement mis en place
Afin de répondre simultanément aux deux objectifs, le traitement de l’eau et la valorisation du lithium, nos ingénieurs ont conçu un procédé unique, spécialement adapté, reposant sur plusieurs étapes complémentaires (Figure 1).
La première a consisté à élever progressivement le pH à 6 par ajout de Mg(OH)₂, permettant ainsi la précipitation des métaux, notamment le fer, sous forme d’hydroxydes qui ont ensuite été filtrés.
L’effluent clarifié a ensuite été soumis à une évapoconcentration sous vide (36 °C, 60 mbar, pendant 2 heures) avec un facteur de concentration de 5. Ce procédé repose sur l’évaporation de l’eau à basse température grâce à une dépression, ce qui permet de concentrer efficacement les sels et métaux dissous tout en limitant la consommation énergétique.
Enfin, le concentrat obtenu a été refroidi et mélangé à de l’éthanol, afin de favoriser la cristallisation sélective du chlorure de lithium.
Résultats
Les essais ont donné des résultats très concluants. Le distillat obtenu après évapoconcentration présentait une excellente qualité : un pH neutre, une conductivité très faible, une DCO fortement réduite, et aucune trace de chlorures ni de métaux (Figure 3). Cette eau peut désormais être réutilisée dans le procédé industriel, contribuant à une réduction significative des rejets.
| Paramètres | Unités | Échantillon brut | Distillat | Réduction |
|---|---|---|---|---|
| Conductivité | µS/cm | 160 500 | 70 | 99% |
| DCO | mg/L O₂ | 39 100 | 8 900 | 77% |
| Fer | mg/L Fe | 19 157 | 21 | 99% |
| Chlorures | mg/L Cl⁻ | 186 459 | <10 | 99% |
| Lithium | mg/L Li⁺ | 33 370 | <10 | 99% |
Figure 3 : Tableau des résultats d’analyse
En parallèle, le concentrat a montré un fort potentiel de valorisation. L’analyse du solide cristallisé a révélé une teneur de 75 % en LiCl, confirmant la possibilité de récupérer une matière première à forte valeur ajoutée.
Conclusion
La mise en place de ce procédé a permis à l’usine de traiter efficacement ses effluents tout en valorisant ses ressources. Plus de 80 % de l’eau initialement rejetée est désormais purifiée par évapoconcentration et peut être réutilisée dans le procédé de fabrication. Le concentrat restant permet d’obtenir du chlorure de lithium avec une pureté de 75 %. Ces résultats ouvrent la voie à une gestion plus durable et circulaire des effluents industriels.
Chez Envitech France, notre laboratoire conçoit et réalise des études de conception préliminaires (ECP) pour proposer des solutions adaptées à chaque problématique de traitement de l’eau, de l’épuration à la valorisation matière.
