Le traitement des batteries alcalines usagées constitue un enjeu écologique significatif. Une équipe de recherche canadienne a mis au point un procédé innovant d’extraction et de séparation des métaux présents dans ces batteries. Cette technique pourrait optimiser le recyclage des composants critiques.
La demande énergétique mondiale ne cesse de croître, et les batteries jouent un rôle de plus en plus crucial dans ce contexte. L’élimination inappropriée des batteries usagées engendre toutefois des risques environnementaux en raison de leur teneur en métaux. Le recyclage de ces métaux permet non seulement d’atténuer les risques pour l’environnement, mais offre également une source durable de matériaux précieux.
Une étude présente une technique d’extraction du potassium, du zinc et du manganèse. Cette méthode se révèle plus économique et moins énergivore que les procédés existants.
Une contribution à l’économie circulaire
«Nous nous sommes concentrés sur l’extraction des principaux minéraux présents dans les batteries alcalines car ils représentent plus de 70% du volume des batteries usagées en Amérique du Nord. Cette recherche soutient les principes de l’économie circulaire, où les matériaux sont réutilisés et recyclés, créant un système en boucle fermée. Cela réduit les déchets et peut conduire à une durabilité économique à long terme en maximisant l’utilité des ressources, ce qui est l’un des principaux objectifs des traités actuels tels que l’Accord de Paris.» précise Noelia Muñoz García, chercheuse à l’Université de Sherbrooke au Canada et auteure principale de l’étude.
Les enjeux environnementaux du recyclage des batteries
Le recyclage efficace des matériaux de batterie s’avère crucial pour atténuer les impacts environnementaux néfastes. La chercheuse souligne : «Le principal problème de l’élimination inappropriée des piles alcalines usagées est que les composés de potassium, de zinc et de manganèse peuvent s’infiltrer dans le sol et polluer les eaux souterraines, posant des menaces pour l’environnement et la santé humaine, telles que l’écotoxicité et l’épuisement abiotique.»
La technique repose sur un procédé appelé hydrométallurgie, qui utilise des solutions aqueuses pour extraire les métaux – un processus connu sous le nom de «lixiviation». L’hydrométallurgie peut être réalisée à température ambiante, ce qui la rend plus économe en énergie que les méthodes nécessitant des températures élevées.
L’originalité du procédé développé dans cette étude réside dans l’utilisation de trois étapes distinctes pour l’extraction des métaux. Dans d’autres procédés hydrométallurgiques, tous les métaux peuvent être extraits en une seule étape de lixiviation, produisant une composition de lixiviat complexe dont la séparation en composants est coûteuse.
Des résultats prometteurs
En éliminant les métaux en trois phases à l’aide de différents agents de lixiviation, les chercheurs ont pu produire des lixiviats de meilleure qualité, réduisant ainsi les coûts de purification en aval. Dans l’ensemble, le procédé a permis d’atteindre une efficacité d’extraction totale de 99,6% pour le zinc et de 86,1% pour le manganèse.
Antonio Avalos Ramirez, chercheur à l’Université de Sherbrooke au Canada et auteur correspondant de l’étude, commente ces taux d’extraction élevés : «Le facteur le plus important était de trouver un agent de lixiviation approprié (dans ce cas, l’acide sulfurique) et un agent réducteur (le peroxyde d’hydrogène), qui ont augmenté l’extraction de ces minéraux.»
Les chercheurs envisagent maintenant de développer leur technique d’extraction à plus grande échelle.
Le chercheur note : «Les prochaines étapes consisteront à développer des unités de séparation et de purification pour obtenir du zinc et du manganèse d’une qualité suffisante pour les introduire sur le marché et les utiliser dans la production de nouveaux biens. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour aborder la question de l’extensibilité du processus à l’échelle industrielle/commerciale.»
Article : « Extraction and separation of potassium, zinc and manganese issued from spent alkaline batteries by a three-unit hydrometallurgical process » – DOI: 10.1002/jctb.7649
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