ENGINEERINGNET.BE - Elle était douée en mathématiques, en technologie et en langues. « J’ai vraiment eu du mal à choisir mes études. » Les centres d’intérêt variés de Karolien Vasseur l’ont finalement menée vers l’ingénierie.
« Cela me permettait de rester ouverte à toutes les possibilités, me suis-je dit. Je verrai bien plus tard. » Elle a trouvé sa voie dans la recherche. Elle a réalisé sa thèse de master en ingénierie des matériaux sur ‘La croissance de molécules organiques pour les transistors à couche mince’, à l’imec.
Une fois diplômée, Karolien a voulu découvrir le monde de l’industrie. « Une expérience enrichissante. » Elle a travaillé un an chez BASF, puis a réalisé que ‘creuser la matière’ lui procurait la satisfaction et l’énergie dont elle avait besoin, et qu’elle ferait peut-être mieux d’entreprendre un doctorat. Elle a alors contacté l’équipe de recherche d’imec et s’est consacrée aux films flexibles à partir de 2007.
Elle a appliqué les techniques d’impression et de dépôt physique en phase vapeur (PVD) pour réaliser des couches organiques minces à basse température, dotées de propriétés photovoltaïques spécifiques. Avec deux promoteurs de la KULeuven – en Science des Matériaux et Electrotechnique (ESAT) – elle a exploré l’interface entre la science des matériaux et la manière de produire des cellules solaires bon marché » . Comment gérer l’énergie et les matériaux ? Comment avoir un impact ? Le lien avec le développement durable a toujours été un moteur pour Karolien.
Un peu par hasard
Karolien a terminé son doctorat en 2012 et est entrée chez Umicore, un peu par hasard. « Je finalisais mon doctorat et je n’étais pas vraiment encore à la recherche d’un emploi lorsque d’anciens camarades d’études m’ont signalé un poste vacant chez Umicore. Je m’étais orientée vers la microélectronique et je n’avais jamais vraiment envisagé cette direction. Mais pourquoi pas ? » Elle rejoint alors la R&D corporate dans le domaine de la récupération et du recyclage des métaux.
En Flandre, Umicore est principalement connue pour le recyclage de métaux précieux. Mais l’entreprise développe également ses matériaux : des catalyseurs, des wafers/cellules solaires pour satellites, des matériaux pour batteries, etc. Ce qui a séduit Karolien, c’est l’importance de l’empreinte R&D et le modèle économique circulaire. Les métaux sont recyclables à l’infini et les matériaux recyclés par Umicore peuvent être réutilisés dans de nouvelles technologies et applications. En 2012, Umicore a déposé 395 demandes de brevet. Au cours des cinq années précédentes, ce nombre a toujours dépassé 330. Douze ans plus tard, en 2024, Umicore occupait la troisième place parmi les entreprises belges déposant des brevets auprès de l’Office européen des brevets (OEB), derrière imec et Solvay.
Karolien Vasseur a d’abord travaillé cinq ans comme project manager dans le recyclage de métaux, puis trois ans comme senior program manager au développement de matériaux destinés aux batteries à électrolyte solide, au centre R&D d’Olen. En 2020, elle rejoint Hoboken, le plus grand site de recyclage de métaux du pays, en tant que Director Technology Innovation au sein de la business unit Precious Metals Recycling. « Il s’agissait d’implémenter les nombreux travaux de R&D dans la production, l’ingénierie et la réalisation de projets. » A Hoboken, Umicore récupère 17 métaux non ferreux, dont des métaux précieux et des métaux critiques, dans une fonderie. « Ma mission consistait à augmenter le rendement de récupération le plus efficacement possible, avec un impact minimal sur les personnes et l’environnement. »
Flowsheet
La récupération des 17 métaux s’effectue au sein d’un ‘flowsheet’, un ensemble interconnecté de procédés. La première étape consiste à identifier les métaux présents dans quelque 200 types de flux de déchets provenant du monde entier. Il s’agit de sous-produits industriels et de mines urbaines de déchets électroniques, comme les cartes électroniques et les téléphones portables. Quels métaux critiques, précieux ou stratégiques contiennent-ils, à quelles concentrations et selon quelles combinaisons complexes ? On parle de quantités de l’ordre de ‘parts per million’. « Savoir combien de ces métaux précieux ils renferment est une première étape cruciale. Elle détermine la valeur de ce flux de matériaux. C’est une étape très complexe : à partir de quelques analyses d’échantillons, il faut pouvoir dire combien d’or, d’argent, de nickel, de palladium, etc., on peut y trouver. » Vient ensuite la deuxième étape : comment en extraire le maximum le plus efficacement possible ?
Pour cela, on utilise la pyrométallurgie : un ensemble de procédés pour séparer et raffiner les métaux à des températures élevées et selon une concentration en oxygène dans un four de fusion. Une première séparation a lieu par densité : les métaux lourds ou les composés métalliques précipitent au fond du réacteur, tandis que les matériaux moins denses flottent à la surface et peuvent être retirés. « Certains métaux se lient facilement à l’oxygène. » L’oxyde de plomb forme par exemple une phase moins dense au-dessus du bain de métal en fusion. La phase métallique au fond du réacteur contient du cuivre, qui agit comme collecteur de métaux précieux comme l’argent, l’or, le palladium et le rhodium. La phase de cuivre est ensuite soumise à une lixiviation, puis, via électro-extraction, le cuivre est déposé sélectivement sur une plaque métallique. La phase de plomb, qui sert de collecteur pour notamment l’antimoine, le bismuth et l’étain, passe ensuite dans un second procédé de fusion où des agents réducteurs transforment l’oxyde de plomb en plomb métallique. Les métaux présents sont ensuite séparés du plomb en plusieurs étapes.
« Nous récupérons jusqu’à 17 métaux différents dans la super-fonderie de Hoboken, à partir de flux de matériaux hétérogènes. » On y retrouve notamment de l’or, de l’argent, du platine, du rhodium, de l’iridium, du palladium et du ruthénium. Outre ces métaux précieux, Umicore récupère l’antimoine, l’arsenic, le bismuth, l’indium, le sélénium, le tellure et l’étain, ainsi que des métaux de base comme le cuivre, le plomb et le nickel. La quasi-totalité de ces métaux font partie des 34 matières premières critiques répertoriées par l’UE, qui veut en récupérer un quart par le recyclage d’ici 2030. Umicore recycle également les matériaux de batteries/cathodes, le lithium et le cobalt, ainsi que le germanium utilisé notamment dans les câbles à fibres optiques et les panneaux solaires spatiaux.
Karolien Vasseur s’est penchée sur ce schéma de flux afin d’obtenir des rendements supplémentaires à chacune des étapes, notamment en optimisant l’efficacité des procédés, tout en maintenant une consommation d’énergie et d’électricité aussi faible que possible. « Nos procédés de valorisation doivent nous permettre de rester compétitifs, mais aussi d’agir de manière responsable et durable. » Les choses ont bien changé depuis cent ans. « L’innovation réside dans les données, leur analyse, et désormais aussi l’IA, qui permet de mieux prédire le comportement des métaux au cours d’un procédé. À première vue, notre fonderie et notre schéma de flux peuvent paraître ordinaires, mais nos procédés intègrent de nombreuses innovations. »
Umicore recycle les batteries au lithium dans une fonderie pilote distincte à Hoboken. Elle permet d’obtenir un alliage métallique contenant du cobalt, du nickel, du lithium et du cuivre. La technologie d’Umicore exploite l’énergie contenue dans les batteries, ce qui rend le procédé presque indépendant d’un apport énergétique externe et limite les émissions. Cet alliage est ensuite raffiné dans un procédé hydrométallurgique pour en extraire les différents métaux. Au final, les métaux récupérés sont livrés dans la qualité requise pour la production de nouvelles batteries Li-ion destinées aux véhicules électriques. L’entreprise affirme que sa dernière technologie permet de récupérer plus de 95% du cobalt, du cuivre et du nickel. De plus, elle est unique en son genre à l’échelle industrielle pour la récupération de plus de 90% du lithium. La maîtrise des procédés et des rendements a permis de réaliser d’énormes progrès dans la réduction des émissions et de l’impact environnemental tout au long du procédé de recyclage. « Les installations d’épuration des gaz sont souvent plus importantes que celles utilisées pour le procédé de fusion. »
Modélisation
En septembre 2025, Karolien Vasseur a quitté Hoboken pour retourner à Olen où elle dirige, en tant que Director Recycling & Extraction Technology du groupe Umicore, le département R&D et une équipe d’une centaine d’ingénieurs. « Il s’agit d’innover, de développer de nouvelles idées et de les mettre en œuvre. » A Olen, les chercheurs disposent de laboratoires pour réaliser des tests à l’échelle du kilogramme. Une mini-fonderie sert à mener des essais à l’échelle pilote – avec des lots allant de 100 kg à une tonne. « Cela nous permet d’avancer. » Karolien souligne que chaque innovation est précédée d’un long travail de calcul et de modélisation. « Avant même de tester un matériau en laboratoire ou de l’envoyer à la mini-fonderie, tout est modélisé avec précision. Nous pouvons développer un trajet complet, et nous disposons de l’infrastructure de test nécessaire. »
« Il y a par exemple le germanium. Umicore recycle et fabrique des produits contenant du germanium. Nous pouvons explorer simultanément les possibilités de recyclage ultérieur des applications et ainsi boucler la boucle. » Depuis 2025, les recherches menées chez Umicore sont intégrées à deux projets européens du Critical Raw Materials Act (CRMA) consacrés au germanium. (*) Le projet GePETO vise à recycler et à raffiner le germanium de manière innovante, en combinant des procédés pyrométallurgiques et hydrométallurgiques. Le projet ReGAIN, quant à lui, porte sur les substituts du germanium.
Un autre impact
« Je ne travaille plus au laboratoire mais je reste proche de l’innovation et des nouveaux développements. J’ai choisi d’avoir un autre impact : en participant aux décisions concernant les projets sur lesquels nous voulons nous concentrer et les personnes que nous allons y affecter. » Les ressources humaines - le recrutement, la formation et la fidélisation des bonnes personnes et des talents - sont devenus une part importante de son travail, tout comme la sécurité et l’environnement.
« Dans la recherche sur les matériaux pour batteries, j’occupais déjà un poste de management. Ce rôle de gestion me convenait. » Karolien a bénéficié de formations et d’un coaching au sein de l’entreprise. « Cela se fait par le dialogue. » Dans une entreprise internationale comme Umicore, le travail est rarement sédentaire et permet de découvrir une partie du monde. Dès ses débuts en R&D à Olen, Karoline s’est régulièrement rendue en Corée du Sud, où Umicore a acquis une usine de piles à combustible et mène des recherches sur les batteries à état solide.
« D’après mon expérience, une opportunité de carrière se présente lorsque toutes les pièces du puzzle s’imbriquent : lorsque vos ambitions coïncident avec un besoin au sein de l’organisation et que le moment est opportun. » Le passage du recyclage à la recherche sur les matériaux des batteries a par exemple été une opportunité. « Un nouveau programme avait été lancé et la direction m’a dit ‘Nous pensons que c’est quelque chose pour toi. Veux-tu t’en occuper ?’ » Karolien souligne que c’est une combinaison de perspicacité, de motivation et d’ouverture aux opportunités qui détermine l’évolution. Elle reste d’ailleurs ouverte à ce que l’avenir peut lui offrir. « Se concentrer sur une seule chose crée un risque. »
Depuis le milieu de l’année dernière, elle met son expertise au service de FWO Vlaanderen - le fonds de recherche scientifique qui finance la recherche fondamentale – en tant que membre indépendante du conseil d’administration.
Son grand défi? Elle ne voit pas les choses de cette manière. Innover n’est pas un processus linéaire. Chaque étape ouvre de nouvelles perspectives et, au final, les réalisations sont différentes et souvent et sont plus conséquentes que ce que l’on avait imaginé au départ. « A Hoboken, par exemple, nous avons créé la possibilité de récupérer un métal supplémentaire, le cobalt. Nous avons fait de beaux progrès dans ce domaine. J’en suis très fière. Nous développons également des procédés permettant un recyclage plus rapide et plus efficace des métaux (précieux). En fin de compte, le grand défi consiste peut-être à trouver et à inspirer les talents qui rendent ces innovations possibles. »
(*) La législation CRMA répertorie 34 matières premières critiques et 17 matières premières stratégiques. Depuis 2025, la Commission européenne a approuvé 47 projets stratégiques liés à l’extraction, au traitement et au recyclage de matières premières stratégiques. L’investissement total est estimé à environ 22,5 milliards d’euros.
