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Des pneus recyclés pour produire... des batteries lithium-ion

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Une équipe de chercheurs de l'Oak Ridge National Laboratory au département états-unien de l'Énergie a mis au point une technique pour extraire du noir de carbone à partir de pneus usagés et s'en est servi pour fabriquer l'anode d'une batterie lithium-ion. Cette technique aurait le double avantage de réduire le coût de fabrication de ce type de batterie tout en créant une filière de recyclage pour les vieux pneumatiques.

Schéma du traitement et de l’extraction du noir de carbone à partir de pneumatiques usagés (recycled tires). D’abord broyés (shredded and pulverized tires), ils sont ensuite transformés en bouillie (pretreatment) puis séchés. Il en résulte des briques de caoutchouc qui seront chauffées par pyrolyse pour en extraire le noir de carbone (recovered carbon black), lequel servira à fabriquer l’anode de batteries lithium-ion. © Oak Ridge National Laboratory

Les pneumatiques usagés pourraient bientôt servir à fabriquer des batteries lithium-ion. Le procédé n'en est pas encore à un stade industriel mais sa faisabilité a été démontrée par une équipe de chercheurs de l'Oak Ridge National Laboratory au département états-unien de l'Énergie. Ces derniers ont développé un procédé de traitement et d'extraction qui leur permet d'obtenir du noir de carbone à partir des pneus. La substance a été utilisée pour remplacer le graphite de l'anode d'une batterie lithium-ion et un prototype de batterie à base de ce noir de carbone a été testé en laboratoire avec succès.

Il s'avère même qu'elle offre une capacité énergétique supérieure à celle d'une batterie lithium-ion à base de graphite. Dans leur article scientifique (revue RSC Advances), l'équipe de l'Oak Ridge National Laboratory explique qu'après une centaine de cycles de charge, la capacité était de 390 mAh par gramme d'anode, « ce qui dépasse les meilleures propriétés du graphite commercial », écrivent-ils. Cette performance est à mettre au crédit de la microstructure poreuse du noir de carbone qui offre une surface plus importante que celle du graphite.

La technique de retraitement élaborée par les chercheurs de l'Oak Ridge National Laboratory pourrait apporter une solution pérenne et très incitative au recyclage des pneumatiques usagés. Elle permettrait en outre de trouver une alternative plus économique au graphite qui est employé pour l’anode des batteries lithium-ion. © Mysid, domaine public

Une alternative au graphite

Le procédé de traitement et d'extraction du noir de carbone se déroule en plusieurs étapes. La première consiste à broyer les pneus usés. Ils sont ensuite traités chimiquement afin d'obtenir une bouillie de caoutchouc riche en souffre qui est filtrée et séchée. On obtient alors une sorte de brique de caoutchouc très dense qui est chauffée par pyrolyse afin d'extraire le noir de carbone. « L'utilisation de pneus usagés pour des produits tels que le stockage de l'énergie est très attrayant non seulement du point de vue de la récupération de carbone, mais aussi pour maîtriser les dangers environnementaux causés par les pneumatiques de rebut », estime le professeur Parans Paranthaman, l'un des chercheurs qui pilote ce projet.

Cette solution aurait l'avantage de maintenir un coût de production bas pour les batteries lithium-ion. Car en attendant qu'une alternative viable s'impose, cette technologie reste la plus répandue et la demande ne fait qu'augmenter. Cette tendance a un impact sur le prix des matières premières utilisées pour fabriquer des batteries lithium-ion, en particulier le graphite. La solution développée par l'Oak Ridge National Laboratory pourrait répondre à cette problématique. Les chercheurs annoncent leur intention de fournir cette technologie sous forme de licence à des partenaires industriels pour produire des batteries lithium-ion pour l'automobile, le stockage sédentaire, des applications médicales et militaires.

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