La prochaine génération de technologies énergétiques durables pourrait être fabriquée à partir de matériaux de basse technologie : les roches et le soleil. Exploitant une nouvelle approche connue sous le nom d’énergie solaire concentrée, la chaleur du soleil est stockée puis utilisée pour sécher les aliments ou produire de l’électricité.
Une équipe, qui a rapporté ses découvertes dans ACS Omega, a constaté que certains échantillons de stéatite et de granit de Tanzanie sont particulièrement adaptés pour stocker cette chaleur solaire, présentant de hautes densités d’énergie et une stabilité même à des températures élevées.
L’énergie est souvent stockée dans de grandes batteries lorsqu’elle n’est pas nécessaire, mais celles-ci peuvent être coûteuses et nécessitent beaucoup de ressources pour être fabriquées.
Une alternative de technologie plus simple est le stockage d’énergie thermique (TES), qui collecte l’énergie sous forme de chaleur dans un liquide ou un solide, comme l’eau, l’huile ou la roche. Lorsqu’elle est libérée, la chaleur peut alimenter un générateur pour produire de l’électricité. Des roches comme le granit et la stéatite sont spécifiquement formées sous une forte chaleur et se trouvent partout dans le monde, ce qui pourrait en faire des matériaux TES favorables.
Cependant, leurs propriétés peuvent varier considérablement en fonction de l’endroit où elles ont été formées dans le monde, rendant potentiellement certains échantillons meilleurs que d’autres. En Tanzanie, les ceintures géologiques Craton et Usagaran se rencontrent, et contiennent toutes deux du granit et de la stéatite.
Lilian Deusdedit Kakoko, Yusufu Abeid Chande Jande et Thomas Kivevele de l’Institut africain des sciences et de la technologie Nelson Mandela et de l’Université Ardhi ont donc souhaité étudier les propriétés de la stéatite et du granit trouvés dans chacune de ces ceintures.
L’équipe a recueilli plusieurs échantillons de roches des ceintures et les a analysés. Les échantillons de granit contenaient une grande quantité d’oxydes de silicium, ce qui ajoutait de la résistance. Cependant, le granit de Craton contenait d’autres composés, dont le muscovite, qui sont susceptibles de se déshydrater et pourraient rendre la roche instable à des températures élevées.
De la magnésite a été trouvée dans la stéatite, ce qui confère une haute densité et une capacité thermique. Lorsqu’ils étaient chauffés à des températures supérieures à 1800 degrés Fahrenheit, les échantillons de stéatite et le granit Usagaran ne présentaient aucune fissure visible, mais le granit de Craton se désagrégeait. De plus, la stéatite était plus susceptible de libérer sa chaleur stockée que le granit.
En définitive, la stéatite de Craton a eu la meilleure performance en tant que TES, capable d’absorber, de stocker et de transmettre efficacement la chaleur tout en conservant une bonne stabilité chimique et une résistance mécanique. Cependant, les autres roches pourraient être mieux adaptées à une application TES à plus faible énergie, comme un séchoir solaire.
Les chercheurs disent que bien que des expériences supplémentaires soient nécessaires, ces échantillons montrent de bonnes promesses en tant que matériau de stockage d’énergie durable.
Les auteurs remercient l’Agence américaine pour le développement international (USAID) pour le financement des Partenariats pour un engagement accru dans la recherche (Partnerships for Enhanced Engagement in Research) dans le cadre des Académies nationales des sciences, de l’ingénierie et de la médecine (National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine).
>> dx.doi.org/10.1021/acsomega.3c00314
[ Rédaction ]
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