Une équipe de recherche de l’Université Texas A&M développe une nouvelle approche de l’extraction du lithium en utilisant de minuscules nanorobots nageant comme des poissons qui capturent les ions lithium de l’eau de mer. Soutenu par une subvention de 1 million de dollars du Département américain de l’énergie (DOE), le projet vise à créer une voie plus efficace et durable vers l’accès à un minéral critique nécessaire aux batteries, aux véhicules électriques et aux technologies de stockage d’énergie.
Dirigé par Dr Shiren Wang du département Wm Michael Barnes ’64 de génie industriel et des systèmes et Dr Jingjing (Jenny) Qiu du département J. Mike Walker ’66 de génie mécanique, le projet fait partie d’une initiative du DOE soutenant les technologies innovantes pour renforcer la chaîne d’approvisionnement nationale en minéraux critiques.
La demande de lithium a rapidement augmenté à mesure que les véhicules électriques, les batteries et les systèmes de stockage d’énergie propre deviennent plus courants. Cependant, la production actuelle de lithium dépend fortement de l’exploitation minière terrestre et de l’extraction de saumure souterraine, qui sont limitées par l’emplacement et les ressources disponibles. L’équipe de Texas A&M explore l’eau de mer comme source alternative et développe de minuscules robots mobiles conçus pour améliorer l’efficacité de l’extraction du lithium.
« Contrairement à l’exploitation minière traditionnelle qui creuse le sol ou pompe la saumure souterraine et nécessite d’énormes quantités d’énergie, ces micro/nanorobots autonomes se déplacent librement dans l’eau de mer pour récolter le lithium avec une empreinte d’infrastructure pratiquement nulle », a déclaré Qiu.
La technologie de l’équipe utilise des micro- et nanoparticules spécialisées qui peuvent se déplacer dans l’eau de mer lorsqu’elles sont activées par des forces externes, comme la lumière, et peuvent être récupérées à l’aide de champs magnétiques. En se déplaçant dans l’eau de mer comme des poissons, les micro/nanorobots peuvent activement chercher et capturer les ions lithium plutôt que de se fier uniquement à des méthodes d’extraction stationnaires.
« L’extraction du lithium de l’eau de mer pourrait fournir une source alternative stable pour répondre à la demande mondiale croissante de lithium », a déclaré Qiu. « Notre objectif est de développer une technologie qui soutienne une chaîne d’approvisionnement nationale en lithium plus fiable tout en réduisant l’empreinte environnementale associée aux méthodes d’extraction traditionnelles. »
Les chercheurs se concentreront sur l’amélioration des performances des robots, le test de l’efficacité de l’extraction du lithium et le développement de méthodes pour passer à l’échelle de la technologie vers des systèmes de démonstration plus grands. L’équipe vise également à créer un processus rentable, réutilisable et capable de fonctionner en continu.
Plusieurs défis subsistent, notamment la séparation du lithium des nombreux autres minéraux naturellement présents dans l’eau de mer, la garantie de la durabilité des micro/nanorobots dans des environnements marins complexes et la démonstration que la technologie peut être mise à l’échelle pour des applications industrielles. Les chercheurs évalueront également les impacts environnementaux d’un futur déploiement.
Le projet vise à s’appuyer sur les forces de Texas A&M en micro/nanorobotique et en science et génie des matériaux pour relever les défis de la récupération durable des minéraux critiques. Les travaux de l’équipe combinent la conception de micro/nanorobots, le mouvement biomimétique, l’ingénierie des matériaux intelligents, les tests en milieu marin et la caractérisation de l’extraction du lithium.
Le projet est l’un des 19 projets de minéraux critiques financés par le DOE sélectionnés pour faire progresser les technologies qui renforcent la chaîne d’approvisionnement en énergie propre des États-Unis. En développant des technologies d’extraction actives et mobiles, l’équipe de Texas A&M espère créer une nouvelle voie pour l’extraction du lithium qui soutienne l’avenir de la technologie des batteries et des infrastructures énergétiques.
Source : TAM
