Des chercheurs de l'Université de technologie Chalmers ont mis au point une nouvelle méthode efficace pour recycler les métaux contenus dans les batteries de véhicules électriques. Cette méthode permet de récupérer 100 % de l'aluminium et 98 % du lithium des batteries usagées. Elle minimise ainsi les pertes de matières premières précieuses telles que le nickel, le cobalt et le manganèse. Le procédé ne nécessite aucun produit chimique coûteux ou nocif, car les chercheurs ont utilisé de l'acide oxalique, un acide également présent dans le règne végétal.
Jusqu'à présent, personne n'a réussi à trouver les conditions adéquates pour séparer cette quantité de lithium à l'aide d'acide oxalique et éliminer tout l'aluminium. Leah Rouquette, doctorante au département de chimie et de génie chimique de l'université de technologie Chalmers, a déclaré que puisque toutes les batteries contiennent de l'aluminium, il devrait être possible de l'éliminer sans perdre d'autres métaux.
Au laboratoire de recyclage des batteries de l'université de technologie Chalmers, Leah Rouquette et la responsable de recherche Martina Petranikova ont fait la démonstration d'une nouvelle méthode. Le laboratoire contenait des batteries de voiture usagées, et sous une hotte aspirante, un matériau broyé, sous forme de poudre noire finement moulue, était dissous dans un liquide transparent : de l'acide oxalique. Leah Rouquette utilise un appareil ressemblant à un mixeur de cuisine pour mélanger les liquides et les poudres. Bien que le geste paraisse simple, comme la préparation d'un café, cette méthode est unique et constitue une avancée scientifique majeure récemment publiée. En ajustant avec précision la température, la concentration et la durée, les chercheuses ont mis au point une nouvelle formule utilisant l'acide oxalique, un ingrédient écologique également présent dans des plantes comme la rhubarbe et les épinards.
Il est nécessaire de trouver des alternatives aux produits chimiques inorganiques actuels. De plus, l'un des principaux obstacles des procédés modernes réside dans l'élimination des résidus tels que l'aluminium. Martina Petranikova, professeure agrégée au département de chimie et de génie chimique de l'université de technologie Chalmers, a déclaré qu'il s'agissait d'une approche novatrice susceptible d'offrir de nouvelles perspectives à l'industrie du recyclage et de contribuer à résoudre les problèmes qui freinent son développement.
Les procédés de traitement en milieu liquide sont appelés hydrométallurgie. En hydrométallurgie traditionnelle, les impuretés présentes dans des matériaux comme l'aluminium et le cuivre sont d'abord éliminées, permettant ainsi d'utiliser des métaux précieux tels que le lithium, le cobalt, le nickel et le manganèse. Bien que seules de faibles quantités d'aluminium et de cuivre subsistent, plusieurs étapes de purification sont nécessaires, chacune entraînant des pertes. Dans la nouvelle méthode, les chercheurs ont inversé l'approche et ont commencé par séparer le lithium de l'aluminium. De cette manière, ils peuvent réduire le gaspillage de métaux précieux nécessaires à la fabrication de nouvelles batteries.
Même la seconde étape du processus — la filtration du mélange foncé — rappelle la préparation du café. Tandis que l'aluminium et le lithium se retrouvent dans le liquide, les autres métaux restent dans le « réservoir ». L'étape suivante consiste à séparer l'aluminium et le lithium.
« Comme ces métaux possèdent des propriétés très différentes, nous pensons que leur séparation ne posera pas de difficultés. Notre nouvelle méthode ouvre une voie prometteuse pour le recyclage des batteries, que nous avons tout intérêt à explorer davantage », explique Leah Rouquette. « Comme cette méthode peut également être utilisée à grande échelle, nous espérons qu’elle sera utile à l’industrie dans les années à venir », ajoute Martina Petranikova.
L'équipe de recherche de Martina Petranikova mène depuis de nombreuses années des travaux de pointe sur le recyclage des métaux dans les batteries lithium-ion. Elle collabore avec des entreprises spécialisées dans le recyclage des batteries de véhicules électriques et participe à d'importants projets de recherche et développement, tels que le projet Nybat de Volvo Cars et Northvolt.
Informations complémentaires sur la recherche : L’article scientifique intitulé « Récupération entièrement sélective du lithium à partir de batteries lithium-ion pour véhicules électriques : modélisation et optimisation par lixiviation à l’aide d’acide oxalique » a été publié dans la revue Separation and Purification Technology. L’étude a été menée par Leah Rouquette, Martina Petranikova et Natalia Vieceli du Département de chimie et de génie chimique de l’Université de technologie Chalmers. La recherche a été financée par l’Agence suédoise de l’énergie, la Swedish Battery Base et Vinnova. Les expériences ont été réalisées avec des batteries usagées de véhicules électriques Volvo Cars, traitées par Stena Recycling et Akkuser Oy.
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