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Un colorant de couleur saphir appelé bleu de méthylène est un ingrédient commun dans les eaux usées des usines de textiles. Mais des 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 ont démontré que ce colorant, lorsqu’il est dissous dans l’eau, peut stocker et libérer de l’énergie.

Le bleu de méthylène pour stocker de l’énergie

Cela fait de ce composé un matériau candidat prometteur pour les batteries à flux redox – de grandes batteries rechargeables à base de liquide qui pourraient permettre aux futurs parcs éoliens et aux maisons solaires de stocker de l’électricité pour les jours calmes ou pluvieux. Cette recherche a été pubiée en ligne le 13 août dans la revue ChemElectroChem.

« Le bleu de méthylène est un colorant très répandu. Il peut nuire à la santé, ce n’est donc pas quelque chose que vous voulez jeter dans l’environnement sans le traiter », explique Timothy Cook, Ph.D., professeur adjoint de chimie à l’Université Collège des arts et des sciences. « Il y a eu beaucoup de travail de fait sur les moyens de séquestrer le bleu de méthylène hors de l’eau, mais le problème avec beaucoup de 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 les chercheurs à s’investir dans ce projet », déclare le premier auteur, Anjula Kosswattaarachchi. étudiant en chimie.

Le bleu de méthylène pour en faire une batterie

Cette étude n’est que la première étape dans l’évaluation de la manière dont le bleu de méthylène provenant des eaux usées industrielles peut être utilisé dans les batteries. « Pour que cela soit pratique, nous devons trouver une solution pour le processus d’extraction du colorant de l’eau qui peut s’avérer coûteux », explique Cook. «L’une des choses qui nous intéressent est de savoir s’il existe un moyen de réutiliser les eaux usées pour obtenir le bleu de méthylène.

« Dans la fabrication de textiles, il y a des sels dans les eaux usées. Habituellement, pour faire fonctionner une batterie à débit redox, il faut ajouter du sel comme électrolyte, donc le sel dans les eaux usées peut être une solution intégrée applicable rapidement: mais nous ne savons pas si cela fonctionnera car nous ne l’avons pas encore testé. »

Deux batteries utilisant le bleu de méthylène 

Ce que Cook et Kosswattaarachchi ont démontré jusqu’à présent, c’est que le bleu de méthylène est bonne substance pour les tâches associées au stockage de l’énergie. Dans des expériences, les scientifiques ont construit deux batteries qui utilisaient ce colorant dissous dans l’eau salée – pour capturer, stocker et libérer des électrons.

les-deux-chercheurs Anjula Kosswattaarachchi (à gauche), chercheuse à l’UB, Étudiant en chimie, Timothy Cook, professeur adjoint de chimie, étudie la possibilité de réutiliser le bleu de méthylène – un colorant pour tissus et un polluant industriel – dans les batteries à base de liquide. Crédit: Meredith Forrest Kulwicki / Université de Buffalo

La première batterie

La première batterie que les chercheurs ont fabriquée a fonctionné avec une efficacité quasi parfaite quand elle a été chargée et drainée 50 fois: toutes les énergies électriques mises en place par les scientifiques, sont également sorties. Cependant au fil du temps, la capacité de la batterie à stocker de l’énergie a diminué à mesure que les molécules de bleu de méthylène se sont retrouvées piégées sur une membrane essentielle au bon fonctionnement de l’appareil.

La deuxième batterie

Le choix d’un nouveau matériau de membrane a résolu ce problème dans la deuxième batterie des scientifiques. Cet appareil 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.

Ces résultats signifient que le bleu de méthylène est un matériau viable pour les batteries liquides. Avec cela d’établi, l’équipe espère aller plus loin dans la recherche en l’obtenant de vraies eaux usées d’une usine de textile qui utilise ce colorant. « Nous souhaitons 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 », explique Cook.

Un projet important pour Anjula Kosswattaarachchi

Ce 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 de tissus pour l’Institut Sri Lanka de nanotechnologie (SLINTEC).

Les textiles sont l’un des secteurs économiques les plus importants du pays et l’industrie produit de nombreux emplois. Mais la pollution est un inconvénient, les eaux usées constituant un problème environnemental. « Nous pensons que ce travail pourrait ouvrir la voie à une alternative pour la gestion des eaux usées, et ouvrir la voie également à une technologie de stockage des énergies vertes », déclare M. Kosswattaarachchi.

Source : University at Buffalo