La start-up Econick créée en août 2016 produit des sels de nickel à partir d'une plante dite hyperaccumulatrice, qui extrait le métal du sol. Le procédé breveté¹ est le fruit d'une collaboration entre le Laboratoire réactions et génie des procédés² et le Laboratoire sols et environnement³.

Le minerai le plus riche en nickel disponible sur le marché est une plante. Ou plus exactement, les cendres obtenues après la combustion du végétal, qui peuvent en contenir entre 15 à 20 %.

Alyssum murale, que l'on trouve couramment dans les Balkans, fait partie des plantes dites hyperaccumulatrices, ayant la particularité d'extraire les métaux contenus dans le sol et de les stocker dans leurs feuilles et leurs tiges.

La concentration de nickel dans ses feuilles est plus de cent fois supérieure à celle d'un végétal ordinaire poussant sur le même sol ! Une curiosité de botaniste, jusqu'à la rencontre, au début des années 2000, entre les chimistes du Laboratoire réactions et génie des procédés² et leurs collègues agronomes du Laboratoire sols et environnement³ qui étudiaient depuis longtemps ces plantes hyperaccumulatrices.

« On s'est demandé s'il était possible d'exploiter cette biomasse riche en métaux », se souvient Marie-Odile Simonnot, chercheure au Laboratoire réactions et génie des procédés et cofondatrice d'Econick. La question a débouché sur une thèse, en co-tutelle avec l'Institut national de la recherche scientifique (Canada), et en décembre 2010 sur un procédé breveté¹ de récupération du nickel stocké dans les parties aériennes d'Alyssum murale.

Un processus en deux étapes

Deux étapes : d'abord la combustion de la plante, puis un procédé hydrométallurgique pour extraire le métal sous la forme de sels (double sulfate de nickel et d'ammonium), d'oxydes de nickel...

Des composés qui intéressent les industriels du traitement de surface, pour l'automobile et l'aéronautique, mais aussi de la décoration et du luxe, pour la coloration de verres, cristaux et céramiques. Avec des rendements qui atteignent 100 kilos de nickel par hectare – soit 800 kilos de sulfate double de nickel - la création d'une nouvelle filière du nickel devient alors envisageable. A condition de passer des quelques grammes produits en laboratoire à des kilos de sels de nickel fabriqués dans une unité pilote.

« Changer d'échelle n'a pas été simple, même pour la partie combustion », souligne Marie-Odile Simonnot.

Ainsi a-t-il d'abord fallu trouver une chaudière capable de brûler la biomasse tout en récupérant les cendres qui, à plus grande échelle, n'ont pas la même composition qu'en laboratoire. Le procédé d'extraction du nickel a dû être adapté. Un travail de génie des procédés a permis d’optimiser l'extraction, en introduisant notamment des boucles de recyclage, et une séparation efficace du nickel des autres éléments (potassium, calcium, magnésium, fer...) contenus dans les cendres de la plante.

Lauréats en 2013 du Concours national d'aide à la création d'entreprises i-LAB, les chercheurs ont réalisé les premières études de marché et une étude de liberté d'exploitation du procédé. La conception de l'unité pilote d’Econick a bénéficié du soutien de l'Institut Carnot ICÉEL et d'un programme de maturation de Bpifrance. L’unité, installée au sein du Laboratoire réactions et génie des procédés, peut aujourd'hui produire de petites quantités de nickel, pour évaluation par des industriels.

Mais la grande affaire reste le passage à l'échelle industrielle. « On se donne deux ans pour y arriver », indique Marie-Odile Simonnot. Les études se poursuivent, notamment dans le cadre de projets européens qui visent à concevoir un démonstrateur à grande échelle, et à développer, dans le cadre du projet Life Agromine, la production d'Alyssum murale dans plusieurs pays. Par ailleurs, plusieurs procédés ont été mis au point en laboratoire pour extraire, à partir d'autres plantes, du zinc, du cadmium, du cobalt et des terres rares. Ces recherches font l'objet de collaborations internationales avec d’autres pays européens mais aussi la Chine, l'Australie et la Malaisie.

¹ Brevet, en copropriété CNRS/Institut national de la recherche scientifique/Université de Lorraine/Institut national de la recherche agronomique, WO2012103651 « Production d'un sel cristallisé de nickel à partir de plantes hyperaccumulatrices » déposé le 04/02/2011

² CNRS/Université de Lorraine.

³ Inra/Université de Lorraine.