C’est l’une des matières les plus indispensables à la fabrication des batteries. Aujourd’hui, le lithium a pris une telle place qu’il est parfois surnommé l’or blanc.
Et si certains chercheurs tentent de trouver une alternative à ce matériau en développant de nouveaux systèmes, d’autres misent plutôt sur sa gestion en fin de cycle d’utilisation.
L’université de Rice située à Houston dans le Texas (États-Unis) est de ceux-là. Une équipe de recherche du laboratoire Rice est parvenue à mettre au point un moyen efficace d’extraire le lithium des batteries usagées.
Car si le métal est réputé abondant, sa demande a explosé au cours des dernières années, notamment en raison de l’émergence des véhicules électriques et plus largement d’une transition écologique mondiale.
« Nous avons assisté à une croissance colossale de l’utilisation de la technologie LIB ces dernières années, ce qui soulève inévitablement des inquiétudes quant à la disponibilité de métaux critiques tels que le lithium, le cobalt et le nickel utilisés dans les cathodes », souligne Sohini Bhattacharyya, l’une des deux autrices principales de l’étude et chercheuse postdoctoral de la Rice Academy dans le laboratoire des nanomatériaux.
Ainsi, le lithium pourrait faire l’objet d’une pénurie, ou du moins voir son approvisionnement devenir de plus en plus complexe. Surtout, le traitement des objets en fin de vie contenant cette matière est particulièrement coûteuse, et souvent inefficace.
C’est justement sur ce plan que les travaux des scientifiques de Rice pourraient changer la donne. Ils ont réussi à concevoir une méthode rapide, efficace et respectueuse de l’environnement pour une récupération sélective du lithium. Pour ce faire, ils ont utilisé un rayonnement micro-ondes ainsi qu’un solvant facilement biodégradable.
Le procédé permet d’extraire 50 % du lithium contenu dans les cathodes des batteries lithium-ion en l’espace de seulement 30 secondes. Une avancée bienvenue dans un paysage où les méthodes de recyclage actuelles sont longues et fastidieuses. Avec aujourd’hui moins de 5 % du lithium réutilisable, regrette le laboratoire Rice.
« Le taux de récupération est si faible parce que le lithium est généralement récupéré en dernier, après tous les autres métaux, et notre objectif était donc de trouver un moyen de cibler spécifiquement le lithium », explique Salma Alhashim, ancienne étudiante en doctorat de la Rice, également autrice principale de l’étude.
Un solvant stable qui peut être réutilisé pour extraire d’autres matières
Leur méthode consiste à utiliser un solvant eutectique profond issu d’un mélange de chlorure de choline et d’éthylène glycol. Les cathodes des batteries usagées sont plongées dans ce solvant et soumises à des micro-ondes. Elles agissent comme un accélérateur de la réaction chimique, « à la façon dont un four à micro-ondes chauffe rapidement les aliments », détaille Sohini Bhattacharyya.
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