Transformer le CO2 en carburant - à l'aide de déchets de batteries
Le recyclage pour changer la donne climatique : un nanocatalyseur a été produit à partir de piles usagées et de résidus de feuilles d'aluminium, convertissant le CO2 en méthane précieux
Les déchets de piles constituent un grave problème environnemental : ils contiennent des substances qui constituent une menace pour la santé humaine et les écosystèmes. Cependant, ils contiennent également des matériaux précieux tels que le nickel, dont nous avons besoin, par exemple, pour la production de nouvelles piles. Il est donc urgent d'améliorer les méthodes de recyclage des piles.
Michael Stöger-Pollach, Hamilton Uchenna Aharanwa, Qaisar Maqbool, Günther Rupprechter (de gauche à droite)
Technische Universität Wien
La TU Wien a mis au point un procédé permettant de récupérer le nickel des piles nickel-hydrure métallique usagées. Mais ce n'est pas tout : à partir de ces déchets de piles et de feuilles d'aluminium usagées, comme celles utilisées dans la cuisine, il a été possible de produire un nanocatalyseur qui convertit leCO2 en méthane précieux. Il est ainsi possible de réduire le problème des déchets tout en obtenant un carburant sans impact sur le climat.
Recyclage des piles : Important pour l'environnement et l'économie
"Les batteries modernes, telles que les batteries à hydrure métallique de nickel (Ni-MH) et les batteries lithium-ion, sont constituées de différents composants, ce qui rend les processus de recyclage et de récupération technologiquement difficiles", explique le professeur Günther Rupprechter de l'Institut de chimie des matériaux de l'Université technique de Vienne, responsable du projet de recherche. "Une élimination incorrecte peut entraîner des fuites de produits chimiques, des incendies et de la pollution".
La récupération du nickel des piles Ni-MH usagées est également très importante d'un point de vue économique : Dans l'UE, les piles usagées et les déchets issus de la production de piles pourraient fournir environ 16 % du nickel nécessaire d'ici 2030, ce qui est suffisant pour équiper 1,3 à 2,4 millions de véhicules électriques (VE) par an.
Malgré ce potentiel, la capacité de recyclage actuelle dans l'UE et au Royaume-Uni ne représente qu'un dixième de ce qui sera nécessaire d'ici 2030. Il est donc nécessaire d'investir dans les infrastructures de recyclage.
Upcycling : Du recyclage des déchets à la capture duCO2
"Le recyclage est une étape importante, mais un impact encore plus grand peut être obtenu en recyclant le nickel dans des catalyseurs capables de produire des carburants", explique Qaisar Maqbool, premier auteur de l'étude.
L'équipe a extrait le nickel des piles Ni-MH usagées et récupéré l'alumine des feuilles d'aluminium. Ces matériaux ont ensuite été transformés en un nanocatalyseur très performant, dans le respect de l'environnement, en utilisant des méthodes de chimie verte.
"Notre nanocatalyseur se compose de 92 à 96 % d'oxyde d'aluminium et de 4 à 8 % de nickel, ce qui est optimal pour convertir le gaz à effet de serreCO2 en méthane avec de l'hydrogène", explique Günther Rupprechter. Le processus ne nécessite ni pression ni température élevées, le catalyseur fonctionne à la pression atmosphérique et à une température facilement atteignable de 250°C.
Du gaz à effet de serre à l'énergie propre
Cette méthode permet de convertir leCO2 en un combustible précieux sans incidence sur le climat : Le méthane joue un rôle important en tant que source d'énergie dans l'industrie, par exemple. "Nous voulons maintenant étudier comment ce processus peut être mis à l'échelle pour des applications technologiques", explique le professeur Günther Rupprechter. "Nous pensons que cette approche peut transformer la production de carburant durable. Notre approche apporte une solution au problème du climat, tout en contribuant à résoudre le problème pressant des déchets."
Les matériaux recyclés peuvent également être recyclés
De nombreux catalyseurs se désactivent avec le temps - parce que leur structure change à un moment donné ou qu'ils deviennent moins efficaces en raison de l'accumulation de coke (carbone). Cette désactivation n'a pas été détectée dans l'étude. Néanmoins, il était important pour l'équipe de penser en cycles fermés et d'envisager la manière dont le catalyseur lui-même peut être recyclé.
"Pour boucler la boucle de la durabilité, il est possible de recycler les catalyseurs usés en leurs précurseurs d'origine afin de les réutiliser", explique le Dr Qaisar Maqbool. Ainsi, l'ensemble du processus reste respectueux de l'environnement et la quantité de déchets est réduite au minimum.
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