Un procédé électrochimique permet de récupérer des matières premières précieuses
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Le lithium, le cobalt et le nickel sont très demandés et difficiles à obtenir. Des chercheurs de l'Institut Fraunhofer pour les technologies de fabrication et les matériaux avancés (IFAM) mettent au point un processus électrochimique pour récupérer les matières premières rares dans le recyclage des batteries. Cette nouvelle technologie pourrait également permettre à l'avenir d'extraire des éléments de terres rares des déchets électroniques.
Des chercheurs de l'institut Fraunhofer IFAM mettent au point des électrodes spécialisées qui permettent de récupérer des métaux précieux tels que le lithium et le cobalt dans l'eau de traitement accumulée lors du recyclage des batteries.
Copyright: Fraunhofer IFAM
La demande de batteries lithium-ion, indispensables aux voitures électriques, aux smartphones et aux ordinateurs portables, ne cesse de croître. Selon une étude du cabinet de conseil Deloitte, les importations de lithium en Allemagne sont passées de 514 millions d'euros en 2013 à 21 milliards d'euros en 2023, soit une multiplication par quarante. Les matières premières telles que le cobalt et le nickel sont également très importantes d'un point de vue économique, mais elles sont difficiles à obtenir. L'importation de ces matières accroît les dépendances mondiales.
Les chercheurs du Fraunhofer IFAM de Brême travaillent sur une solution. "Nous voulons récupérer des matières premières précieuses et des terres rares avec un rendement et une pureté élevés, afin de fermer la boucle du produit et de réduire les dépendances", explique Julian Schwenzel, responsable du stockage de l'énergie électrique au Fraunhofer IFAM.
Dans le cadre du projet MeGaBat, qui porte sur les méthodes d'extraction électrochimique des matériaux actifs des batteries, les chercheurs mettent au point un processus électrochimique permettant d'isoler des matériaux tels que le lithium, le cobalt et le nickel dans le cadre du recyclage des batteries. Les chercheurs prévoient également d'utiliser ce procédé pour récupérer les terres rares.
L'idée derrière la technologie : L'eau de traitement qui s'accumule lors du recyclage des piles est acheminée vers un réacteur électrochimique. Ce réacteur contient deux électrodes produites par les chercheurs du Fraunhofer IFAM par sérigraphie. Grâce à leurs propriétés particulières, les électrodes extraient et stockent sélectivement les ions des eaux usées", explique Cleis Santos, directeur du groupe "Procédés électrochimiques pour le recyclage et le traitement de l'eau". "Cela leur permet d'extraire, par exemple, les ions lithium, et nous obtenons ensuite la substance séparée sous forme de poudre de haute pureté à la fin du processus.
L'eau purifiée est réintroduite dans le processus après isolation de la substance souhaitée. Avec les modifications appropriées, les électrodes peuvent également être utilisées pour absorber et récupérer d'autres matières premières rares dans les eaux usées, telles que le cobalt, le nickel ou le cuivre. "À long terme, il est concevable que les eaux usées soient acheminées à travers plusieurs réacteurs dans un système à grande échelle", explique M. Santos. "Nous pourrions ainsi recycler diverses matières premières essentielles au sein d'une même usine. Contrairement aux méthodes de recyclage actuelles, telles que le traitement pyro et hydrométallurgique - qui est très énergivore et génère beaucoup de CO2 - la nouvelle technologie fonctionne sans produits chimiques tels que les bases ou les acides et nécessite moins d'énergie, ce qui la rend plus rentable.
Outre l'amélioration de la pureté des matières premières récupérées, l'efficacité de l'ensemble du processus peut également être améliorée de 30 à 40 %, selon les estimations. Il s'agit là d'un avantage crucial, explique M. Schwenzel : "À l'avenir, les réglementations européennes exigeront que les fabricants déclarent plus fréquemment leur empreinte carbone totale, de la matière première au produit fini, et les nouveaux produits devront également contenir une plus grande proportion de matériaux recyclés." L'efficacité et la qualité de la récupération deviennent donc de plus en plus importantes."
Les chercheurs ont déjà testé avec succès cette nouvelle technologie dans le laboratoire Fraunhofer IFAM. L'équipe travaille actuellement sur une installation pilote à grande échelle. Celle-ci pourrait également récupérer des éléments de terre rare à l'avenir, par exemple à partir de déchets électroniques : "Jusqu'à présent, nous avons dû importer 100 % de nos terres rares. "Notre procédé nous permettrait de réduire cette dépendance", explique le chef de groupe, M. Santos.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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