Recyclage des déchets de bois pour le stockage de l'énergie et les technologies environnementales
Une équipe de recherche utilise des déchets de lignine provenant de l'industrie du bois pour développer des matériaux qui peuvent être utilisés pour construire et recycler des batteries durables
Le biopolymère lignine se trouve en grande quantité dans les arbres. Elle assure la stabilité du bois des arbres. Si ce bois est transformé en papier, par exemple, seule la partie cellulosique du bois est intéressante. La lignine reste, soit près de la moitié de la masse de l'arbre. "L'industrie de la pâte à papier accumule chaque année environ 50 millions de tonnes de lignine dans le monde. La majeure partie de cette lignine est simplement incinérée", explique le professeur Martin Oschatz de l'université d'Iéna. Le professeur de chimie des matériaux pour les applications énergétiques souligne toutefois que la lignine est bien trop précieuse pour cela. "Comme la cellulose et d'autres biopolymères, elle est constituée de blocs d'hydrocarbures qui peuvent être utilisés de manière beaucoup plus efficace en chimie.
C'est exactement ce qu'Oschatz et une équipe de recherche interdisciplinaire du Centre de chimie de l'énergie et de l'environnement (CEEC Jena), basé à l'université, envisagent maintenant de faire. Leur nouveau projet commun "LignUp" vise à transformer la lignine, qui est un déchet, en un matériau recyclable. Le projet recevra un financement de près de cinq millions d'euros de la Fondation Carl Zeiss au cours des six prochaines années dans le cadre du programme "CZS Breakthroughs "Lien externe.
Une matière première nationale relie les ressources critiques à la bioéconomie
Plus précisément, les chercheurs se concentrent sur l'utilisation de la lignine comme matière première pour les matériaux fonctionnels qui contribuent à rendre les systèmes de stockage d'énergie plus durables. "Les batteries contiennent généralement encore des métaux critiques tels que le lithium, le cobalt ou le manganèse, qui sont coûteux à extraire et dont les ressources sont limitées", explique M. Oschatz. L'équipe de "LignUp" et lui-même souhaitent donc rechercher de nouveaux matériaux de batterie pouvant être produits à partir de la lignine et ne nécessitant plus ces métaux. La lignine peut également être utilisée pour synthétiser de nouveaux types de matériaux filtrants capables de séparer sélectivement les métaux des solutions aqueuses. Cela permettrait de récupérer des métaux critiques dans des processus durables de recyclage des batteries ou de les extraire de manière écologique dans le traitement des minerais à base d'eau.
"Pour la première fois, nous établissons un lien entre la bioéconomie industrielle et la technologie énergétique d'une manière intersectorielle. En raison de sa structure chimique polyvalente, la lignine est un matériau de départ très approprié pour de tels matériaux fonctionnels innovants", explique le professeur Michael Stelter, chimiste de l'environnement, qui dirige l'équipe "LignUp" avec Martin Oschatz. En outre, la lignine est disponible en grandes quantités et en qualité stable en tant que matière première nationale et convient donc parfaitement à une utilisation industrielle à grande échelle, poursuit M. Stelter. Le nouveau projet donnera également le coup d'envoi d'une nouvelle orientation à long terme sur la bioéconomie et les matériaux énergétiques au CEEC d'Iéna.
La lignine comme base des électrodes dans les systèmes de stockage d'énergie
Les matériaux actifs à base de carbone obtenus à partir de la lignine pourraient, par exemple, être utilisés comme matériaux d'électrode dans les condensateurs de stockage et les batteries au sodium, où ils pourraient remplacer les métaux critiques. Ces systèmes et d'autres systèmes de stockage d'énergie durable, tels que les batteries à flux redox sans métal, constituent depuis longtemps un axe de recherche du CEEC d'Iéna, au sein duquel l'équipe principale du projet "LignUp" est également recrutée. Des chercheurs externes du Centre d'innovation de Thuringe pour les matériaux recyclables (ThIWERT) à Nordhausen et de l'université de Bayreuth apportent également leur expertise.
Matériaux fonctionnels à base de lignine pour l'enrichissement des métaux
Le deuxième pilier du projet consiste à exploiter de nouvelles sources de métaux critiques. "Des tentatives sont déjà faites pour séparer les métaux intéressants de l'eau de mer ou des eaux minières spéciales à l'aide de membranes ou de matériaux d'adsorption. À l'avenir, des processus de recyclage des métaux à partir de l'eau suivront, par exemple dans le cadre du recyclage des batteries. C'est pourquoi nous voulons constituer une bibliothèque de matériaux et développer des voies de synthèse qui peuvent être utilisées pour personnaliser de nouveaux matériaux fonctionnels à partir de composants de lignine qui sont mieux adaptés à l'extraction des métaux de l'eau", explique Martin Oschatz.
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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