La demande de métaux précieux nécessaires aux batteries est sur le point de croître au cours des prochaines décennies, parallèlement à l’essor des technologies d’énergie propre. Le recyclage des batteries usagées pourrait être une solution pour s’approvisionner en métaux.
Des chercheurs de l’Université Rice ont mis au point un procédé de recyclage des batteries permettant de récupérer ces métaux avec un rendement supérieur à 98%.
Un procédé innovant pour le recyclage des batteries
Les scientifiques ont développé un processus de recyclage des batteries capable d’éliminer la couche inerte sur les métaux des batteries et de réduire leur état d’oxydation, les rendant solubles dans des acides faiblement concentrés.
En utilisant leur technique signature de chauffage Joule pour amener les déchets combinés de cathode et d’anode à des températures supérieures à 2100 degrés Kelvin en quelques secondes, le laboratoire du chimiste James Tour a obtenu un rendement de récupération des métaux dépassant 98% à partir de divers types de déchets de batteries mélangées.
Jinhang Chen, étudiant diplômé en chimie à Rice et co-auteur principal d’une étude publiée dans Science Advances, a déclaré : « Nous avons développé une méthode à haut rendement et à faible coût pour récupérer les métaux directement à partir de la masse noire, les déchets combinés de cathode et d’anode que l’industrie tente traditionnellement de recycler – qui réduit considérablement l’empreinte environnementale du traitement des batteries usagées. »
Crédit laboratoire Tour/Université de Rice
Réduction des déchets secondaires et accélération du processus
La nouvelle méthode réduit non seulement les flux de déchets secondaires provenant des solutions de lixiviation acides contaminées, mais elle réduit également la durée du processus de recyclage de près de 100 fois. « Il faut moins de 20 minutes pour dissoudre les mêmes quantités au lieu de 24 heures », a commenté Jinhang Chen.
« Nos résultats ont le potentiel de réduire le coût du recyclage des déchets de batteries grâce à une diminution de la consommation d’énergie, d’eau et d’acide, ainsi qu’à une réduction des émissions de dioxyde de carbone », a ajouté Weiyin Chen, ancien étudiant diplômé en chimie à Rice et co-auteur principal.
Impact sur le marché du recyclage des batteries
Le processus pourrait stimuler le marché du recyclage des batteries, un secteur qui devrait connaître une croissance rapide à mesure que les batteries alimentant les véhicules électriques et autres appareils électroniques arrivent en fin de vie.
« Le recyclage des batteries est très important, surtout maintenant », a indiqué James Tour, professeur de chimie à Rice et professeur de science des matériaux et de nano-ingénierie.
En plus de contribuer à réduire les impacts environnementaux de l’extraction minière, le recyclage des batteries usagées est une pratique économiquement judicieuse, car la concentration de métaux tels que le cobalt et le nickel est plus élevée dans de nombreux types de batteries lithium-ion que dans les minerais naturels.
En synthèse
La demande de métaux précieux nécessaires aux batteries devrait augmenter au cours des prochaines décennies, et le recyclage des batteries usagées pourrait être la meilleure solution pour les approvisionner. Le procédé de recyclage des batteries développé par les chercheurs de l’Université Rice permet d’éliminer la couche inerte sur les métaux des batteries et de réduire leur état d’oxydation, les rendant solubles dans des acides faiblement concentrés.
Ce processus innovant offre un rendement de récupération des métaux supérieur à 98% et pourrait stimuler le marché du recyclage des batteries, tout en réduisant les impacts environnementaux de l’extraction minière et en rendant la production de batteries plus économique.
Pour une meilleure compréhension
1. Quel est le procédé de recyclage des batteries développé ?
Le procédé développé par les chercheurs de l’Université Rice consiste à utiliser la technique de chauffage Joule pour éliminer la couche inerte sur les métaux des batteries et réduire leur état d’oxydation. Cela les rend solubles dans des acides faiblement concentrés, permettant une récupération des métaux avec un rendement supérieur à 98%.
2. Quels sont les avantages de cette méthode ?
La nouvelle méthode réduit considérablement les déchets secondaires provenant des solutions de lixiviation acides contaminées et accélère le processus de recyclage de près de 100 fois. Elle permet également de diminuer la consommation d’énergie, d’eau et d’acide, ainsi que les émissions de dioxyde de carbone.
3. Comment cette innovation pourrait impacter le marché du recyclage des batteries ?
Le procédé développé par les chercheurs de l’Université Rice pourrait stimuler le marché du recyclage des batteries, un secteur qui devrait connaître une croissance rapide à mesure que les batteries alimentant les véhicules électriques et autres appareils électroniques arrivent en fin de vie.
4. Quels sont les avantages environnementaux et économiques ?
Le recyclage des batteries usagées contribue à réduire les impacts environnementaux de l’extraction minière et est une pratique économiquement judicieuse, car la concentration de métaux tels que le cobalt et le nickel est plus élevée dans de nombreux types de batteries lithium-ion que dans les minerais naturels.
5. Quelle est la durée du processus de recyclage ?
La nouvelle méthode permet de dissoudre les métaux en moins de 20 minutes, contre 24 heures avec les méthodes traditionnelles de recyclage des batteries.
Légende illustration principale : Jinhang Chen (à gauche) et James Tour (Photo par Jeff Fitlow/Rice University)
Article : « Battery metals recycling by flash Joule heating » – DOI: 10.1126/sciadv.adh5131
