Robotique et Computer Vision dans la Gestion des Déchets de Terres Rares : Une Combinaison Essentielle09 octobre 2023

Les terres rares, éléments stratégiques et composants clés invisibles de la révolution technologique depuis la fin du XXe siècle, sont omniprésents dans nos vies. Alimentant nos smartphones, nos voitures électriques, nos data centers et autres technologies du quotidien, ils sont désormais essentiels au bon fonctionnement de l’engrenage économique mondial.

La révolution technologique, associée aux enjeux géo-politico-économiques, a engendré une demande insatiable de terres rares. Cependant, cette course effrénée aux gisements et aux extractions n’a pas été sans conséquences. Outre la pollution issue des exploitations minières, nous assistons depuis plusieurs décennies à une montée en flèche des déchets électroniques. Selon l’Organisation des Nations Unies, la quantité de déchets électroniques a doublé entre 2005 et 2019, atteignant 53,6 millions de tonnes, avec des projections alarmantes de 74 millions de tonnes d’ici 2030. En parallèle, seuls 20 % de ces déchets sont aujourd’hui traités et revalorisés, un gâchis immense, surtout si l’on considère les coûts financiers, énergétiques et environnementaux associés.

Ce constat a amené de nombreuses parties prenantes, à la fois du monde institutionnel (ex. Parlement Européen, etc.), économique, associatif et civil à repenser notre modèle économique afin qu’il s’engage vers une exploitation plus raisonnable des terres rares sur l’ensemble de leur cycle de vie. Cette réorientation ne sera pas simple. Au-delà du changement de paradigme qu’elle implique, elle fait également face à des difficultés opérationnelles importantes. En effet, la complexité de la gestion des terres rares dans leur revalorisation réside dans leur présence souvent dispersée au sein d’une multitude de produits et dans les difficultés techniques associées à leur extraction, leur séparation et leur recyclage. Ces terres sont fréquemment mélangés à d’autres matériaux, ce qui rend leur récupération encore plus ardue. Leur traitement est également souvent dangereux et présente des risques sanitaires importants en raison de la présence de substances toxiques, qui augmentent donc les coûts en raison de la technologie avancée nécessaire à ces opérations.

Face à ces enjeux, la robotique émerge sans surprise comme un allié de taille. Des robots spécialement conçus peuvent être programmés pour démonter, trier et recycler efficacement les composants électroniques en fin de vie, réduisant ainsi l’exposition humaine aux produits chimiques dangereux. Toutefois, c’est associés avec les technologies de computer vision, ou vision par ordinateur, que leur plein potentiel s’exprime.

La technologie de vision par ordinateur est une sous-catégorie de l’intelligence artificielle (IA) et de l’apprentissage automatique conçue pour permettre aux ordinateurs de « voir » et comprendre le monde visuel. Grâce à des caméras, elle collecte des images, les prétraite pour les rendre intelligibles, identifie les caractéristiques clés de ces images (ex. couleur, texture, forme, ect.), les interprète pour reconnaître des objets, et prend des décisions en conséquence. Cette capacité à comprendre son environnement permet à la vision par ordinateur de répondre à des questions telles que « Qu’y a-t-il dans cette image ? » ou « Quelle action se déroule dans cette vidéo ? » et est utilisée dans divers secteurs, des véhicules autonomes qui utilisent la vision par ordinateur pour détecter les dangers, à la surveillance de la sécurité pour repérer des comportements suspects, en passant par la détection automatique des chutes dans les maisons de retraite et l’estimation de la fréquentation des centres commerciaux.

Dans le cas de la (re)valorisation des terres rares présents dans nos déchets, la vision par ordinateur permet en effet aux robots de « voir » et d’interpréter leur environnement visuel avec une grande précision, minimisant ainsi les erreurs et les risques associés à la gestion des terres rares. Cette technologie est déjà utilisée avec succès dans de nombreuses installations de gestion des déchets en Europe, notamment grâce à Recycleye Vision (startup anglaise), qui utilise la vision par ordinateur pour scanner et identifier les déchets mélangés. Chaque élément de déchet est ainsi classifié, permettant d’optimiser le fonctionnement des machines et de fournir des données de composition précises. De plus, une fois les déchets identifiés, des robots de tri peuvent intervenir pour trier les matériaux de manière automatisée et favoriser le recyclage des différents composants des déchets électroniques.

La fusion de la robotique et de la computer vision offre une certaine lueur d’espoir en réduisant les risques humains et environnementaux tout en améliorant l’efficacité de la gestion des déchets et en offrant la possibilité de réinjecter ces matières premières dans le cycle de production. Il est toutefois essentiel de reconnaître que ces technologies ne constituent qu’une réponse partielle aux conséquences d’un modèle économique linéaire dépassé. Nous devons repenser notre approche en anticipant ces problématiques dès la conception des produits, en intégrant notamment des principes de circularité-by-design.

Seul un nouveau système économique circulaire, où les produits sont conçus pour durer et générer peu ou pas de déchets, permettra de résoudre durablement le problème des déchets de terres rares. Alors que nous nous aventurons dans cette transformation, la robotique et la computer vision jouent un rôle central, mais elles ne sont qu’une pièce du puzzle pour un avenir plus durable.