La nouvelle méthode est plus respectueuse de l'environnement et pourrait permettre de récupérer non seulement le lithium, mais aussi le cobalt ou le nickel des piles.
Le lithium : un élément essentiel pour nos objets électroniques
Si vous avez du lithium, vous avez un trésor. De nombreuses enclaves dans le monde ayant la capacité d'extraire « l'or blanc » de notre époque, qui ne déplace pas des montagnes, mais presque, si l'on tient compte du fait qu'il est au cœur de millions d'appareils mobiles et de voitures, le savent. Cependant, il y a un problème. Si nous continuons au rythme actuel d'extraction, il sera un jour épuisé. C'est pourquoi il est essentiel de le récupérer à partir des déchets, et la dernière découverte en date se veut révolutionnaire.
Récupérer le lithium. Un laboratoire de l'université de Rice vient d'annoncer ce qui pourrait être une véritable percée dans le domaine du précieux « or blanc » des énergies propres. Ils ont découvert une technique ou une méthode capable de lixivier 87 % du lithium contenu dans les piles usagées en seulement 15 minutes. Pour mettre cela en perspective, il faut normalement environ 12 heures minimum pour que de tels processus atteignent le même taux de récupération en utilisant des méthodes conventionnelles telles que le chauffage par bain d'huile.
Tout n’est pas tout rose
Abondance ne signifie pas illimité. Il s'agit là d'un point essentiel, car si nous avons découvert un grand nombre de gisements d'où extraire le lithium, celui-ci pourrait bientôt se raréfier en raison d'un paysage d'approvisionnement complexe affecté par l'essor des véhicules électriques (VE), les objectifs d'émissions nettes nulles et les facteurs géopolitiques.
Crédit photo : wirestock (Freepik)
Le marché mondial des batteries lithium-ion devrait croître de plus de 23 % au cours des huit prochaines années, ce qui devrait aggraver les problèmes d'approvisionnement en lithium. En outre, la récupération du lithium à partir des batteries usagées constitue un problème environnemental supplémentaire et est très inefficace. Et ce n'est pas tout. Les mines ne sont pas non plus une solution. En effet, selon certaines prévisions, les mines de lithium actuelles ne pourront produire que la moitié de ce qui est nécessaire pour répondre à la demande d'ici à 2030.
Recycler du lithium, c’est possible ?
Dans les circonstances décrites ci-dessus, les chercheurs réfléchissent à la solution depuis un certain temps. Trois possibilités s'offrent à eux : produire une technologie sans lithium, trouver de nouvelles méthodes ou recycler le lithium des piles usagées. Cette dernière solution peut prendre beaucoup de temps, utiliser des produits chimiques agressifs et permettre de récupérer moins de 5 % de la quantité totale de l'élément utilisé à l'origine.
Crédit photo : Gustavo Raskosky/Rice University
C'est ici que l'université de Rice entre en scène. Leur innovation, telle qu'ils la décrivent, utilise des produits chimiques connus sous le nom de solvants eutectiques profonds (DES), des liquides respectueux de l'environnement qui peuvent précipiter le lithium et d'autres métaux à partir d'une solution. « Le taux de récupération est très faible parce que le lithium précipite généralement en dernier, après tous les autres métaux. Notre objectif était donc de trouver un moyen de cibler spécifiquement le lithium », explique Salma Alhashim, auteur principal de l'étude.
Elle poursuit en expliquant que « nous y sommes parvenus en utilisant un DES, qui est un mélange de chlorure de choline et d'éthylène glycol, sachant, d'après nos travaux antérieurs, que pendant la lixiviation dans ce DES, le lithium est entouré d'ions chlorure provenant du chlorure de choline et est lixivié dans la solution ».
L'équipe rappelle qu'en règle générale, un composé doit être chauffé pour forcer les métaux à précipiter et, dans le cas des composés contenant du lithium, un bain d'huile fournit habituellement cette source de chaleur. Mais comme nous l'avons dit, le processus est assez long et les composés de lithium peuvent commencer à se dégrader.
Qu'ont donc fait les chercheurs ? Ils ont décidé d'essayer les micro-ondes, sachant que le chlorure de choline qui conduit à l'isolation du lithium absorbe assez bien le rayonnement des micro-ondes. Les résultats les ont laissés sans voix. L'augmentation de la vitesse était impressionnante. Ils ont pu précipiter le lithium presque 100 fois plus vite qu'avec un bain d'huile. En fait, il n'a fallu que ces 15 minutes pour récupérer 87 % du lithium, un processus qui aurait pris 12 heures avec un bain d'huile.
Comme un micro-ondes
Pour que les gens comprennent, les chercheurs comparent le processus qui se déroule tous les jours dans un ménage. « L'utilisation du rayonnement micro-ondes pour ce processus est similaire à la façon dont un four à micro-ondes de cuisine chauffe rapidement les aliments. L'énergie est transférée directement aux molécules, ce qui permet à la réaction de se produire beaucoup plus rapidement que les méthodes de chauffage conventionnelles. »
Bref, une méthode qui pourrait constituer une véritable révolution face à un problème qui, tôt ou tard, frappera à la porte des piles au lithium. Une méthode qui, comme ils le disent, pourrait même être adaptée pour cibler d'autres éléments en ajustant la composition du DES, de sorte qu'elle pourrait avoir la capacité de récupérer d'autres métaux (ils parlent de cobalt ou de nickel) dans les batteries, en plus des avantages écologiques du processus.