Un colorant de couleur saphir appelé bleu de méthylène utilisé dans la fabrication des textiles se retrouve la plupart du temps dans les eaux usées. Les scientifiques de l’Université de Buffalo pensent qu’il est possible de donner une seconde vie à ce polluant industriel. Dans une nouvelle étude, ils montrent que le colorant, lorsqu’il est dissous dans l’eau, serait approprié pour stocker et libérer de l’énergie au moment opportun.
Cela fait de ce composé un matériau candidat prometteur pour les batteries redox flow – de grandes batteries rechargeables à base de liquide qui pourraient permettre aux futurs parcs éoliens et aux maisons solaires de stocker de l’électricité durant les jours calmes ou pluvieux.
Cette étude de recherche a été publiée en ligne dans la revue ChemElectroChem.
« Le bleu de méthylène est un colorant largement utilisé. Il peut être nocif pour la santé, donc ce n’est pas quelque chose que l’on veut rejeter dans l’environnement sans le traiter « , a indiqué Timothy Cook, chercheur principal, PhD, professeur adjoint de chimie au Collège des arts et des sciences de l’Université du Nouveau-Brunswick. « Il y a eu beaucoup de travail sur les moyens de séquestrer le bleu de méthylène hors de l’eau, mais le problème avec ces méthodes est qu’elles sont coûteuses et génèrent d’autres types de déchets. »
« Mais si au lieu de simplement nettoyer l’eau, nous pouvions trouver une nouvelle façon de l’utiliser ? C’est ce qui a vraiment motivé ce projet« , a ajouté la première auteure Anjula Kosswattaarachchi, une doctorante en chimie de l’UB.
Le bleu de méthylène et les eaux usées ?
L’étude n’est que la première étape pour évaluer comment et si le bleu de méthylène provenant des eaux usées industrielles peut être utilisé dans les batteries.
« Pour que cela soit pratique, il faudrait éviter le processus coûteux d’extraction de la teinture de l’eau « , a précisé Cook. « L’une des choses qui nous intéresse, c’est de savoir s’il existe un moyen de réutiliser totalement les eaux usées elles-mêmes. »
« Dans l’industrie textile, il y a des sels dans les eaux usées. Habituellement, pour faire fonctionner une batterie à flux redox, vous devez ajouter du sel comme électrolyte de soutien, de sorte que le sel dans l’eau usée pourrait être une solution intégrée. Tout cela n’est encore que de la spéculation : On ne sait pas si cela marchera parce qu’on ne l’a pas encore testé. »
Ce que Cook et Kosswattaarachchi ont montré – jusqu’à présent – c’est que le bleu de méthylène est remarquable dans les tâches importantes associées au stockage de l’énergie. Dans le cadre d’expériences, les scientifiques ont construit 2 batteries simples qui utilisaient le colorant – dissous dans l’eau salée – pour capturer, stocker et libérer des électrons (tous des tâches cruciales dans la vie d’une pile à combustible).
La première batterie fabriquée par les chercheurs a fonctionné avec une efficacité quasi parfaite lorsqu’elle a été chargée et déchargée 50 fois. Au fil du temps, cependant, la capacité de stockage d’énergie de la batterie a diminué à mesure que des molécules de bleu de méthylène ont été piégées par la membrane, un élément essentiel au bon fonctionnement de l’appareil.
Le choix d’un nouveau matériau de membrane a résolu ce problème dans la deuxième batterie. Ce dispositif a maintenu l’efficacité quasi parfaite du premier modèle, mais n’a pas connu de baisse notable de la capacité de stockage d’énergie sur 12 cycles de charge et de décharge.
Les résultats signifient que le bleu de méthylène est un matériau viable pour les batteries liquides. L’équipe espère ainsi aller plus loin dans leur recherche en utilisant de vraies eaux usées d’une usine textile qui utilise cette teinture. « Nous aimerions évaporer les eaux usées dans une solution plus concentrée contenant le bleu de méthylène et les sels, qui peuvent ensuite être testés directement dans une batterie« , a expliqué M. Cook.
L’industrie textile sri-lankaise en lien avec l’étude.
Le projet est important pour Kosswattaarachchi d’un point de vue personnel : avant de venir à l’UB, elle a travaillé dans le textile, développant de nouvelles technologies textiles pour l’Institut Sri Lankais de Nanotechnologie (SLINTEC).
Le textile est l’un des secteurs économiques les plus importants du pays et cette industrie crée de nombreux emplois. Mais la pollution est un inconvénient, les eaux usées étant une préoccupation environnementale.
« Nous pensons que ces travaux pourraient ouvrir la voie à une solution de rechange pour la gestion des eaux usées, ouvrant la voie à une technologie de stockage de l’énergie verte « , a conclu Kosswattaarachchi.
Credit image : Meredith Forrest Kulwicki/University at Buffalo
