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Connus des futurs parents comme la technologie qui leur permet de voir leur enfant pour la première fois, les ultrasons peuvent être utilisés à des fréquences extrêmement basses pour servir un objectif totalement différent.

Utiliser des ultrasons 

Des chercheurs de l’Institut royal de technologie KTH, en Suède, font état de la première extraction par ultrasons des métaux précieux dans les batteries NMC des voitures électriques – une contribution essentielle au processus de recyclage des batteries.

Non seulement cette nouvelle méthode ajoute des ondes ultrasonores au processus d’extraction des ions métalliques des batteries détruites, mais elle offre également une alternative à l’utilisation actuelle d’agents de lixiviation nocifs, comme l’acide sulfurique.

Le résultat est une réduction de 50 % du temps d’extraction et une récupération accrue d’ions métalliques tels que le lithium, le cobalt, le manganèse et le nickel, explique Xiong Xiao, chercheur en matériaux de polymères au KTH.

« L’une des pierres angulaires d’un futur marché durable des batteries sera le recyclage des métaux efficace en matière de ressources, permettant un approvisionnement continu en matières premières », explique Xiao. « Les avantages s’étendront au-delà de l’électrification des automobiles à d’innombrables systèmes qui dépendent du stockage durable de l’énergie – des téléphones mobiles aux réseaux électriques. »

Une fréquence de 40 kHz

Les bains à ultrasons envoient des ondes de pression mécanique à des fréquences extrêmement élevées. Dans ce cas, les chercheurs ont utilisé une fréquence de 40 kHz, un son bien au-delà de la portée auditive de l’homme.

Ces ondes créent des microbulles qui s’effondrent, générant des températures locales de près de 5 000C, et produisant des radicaux libres hautement réactifs. L’agitation qui en résulte augmente le transfert de masse dans les métaux de la batterie à tel point que les produits chimiques agressifs ne sont plus nécessaires pour l’extraction des métaux. Au lieu de cela, des acides plus doux et sans danger pour l’environnement, comme l’acide citrique et l’acide acétique, peuvent être utilisés, explique Xiao.

Cette méthode a permis de récupérer en moyenne 97 % des ions métalliques, ce qui représente une quantité d’ions métalliques récupérés nettement supérieure à celle obtenue dans les mêmes conditions lorsque seule une agitation mécanique était utilisée. Les taux de récupération les plus élevés ont été obtenus pour le cobalt et le nickel, atteignant plus de 99 %, tandis que le lithium et le manganèse ont été récupérés avec une efficacité de 94 à 96 %.

« Avec les ultrasons, Xiong Xiao a découvert un moyen d’éliminer le besoin de produits chimiques normalement utilisés, comme les acides forts qui sont presque ingérables », déclare Richard Olsson, coauteur.

Optimiser davantage les ultrasons

Selon M. Olsson, la prochaine étape consistera à optimiser encore davantage les ultrasons, par exemple en utilisant différents niveaux d’intensité et de fréquence afin d’obtenir une extraction encore plus rapide des métaux précieux d’une batterie.

Cette recherche a été publiée dans Green Chemistry.

Source : KTH Royal Institute of Technology
Crédit photo : Pexels