Un projet innovant propose d’explorer de nouvelles sources pour améliorer les batteries des voitures électriques en utilisant des éléments inattendus. La recherche en cours pourrait transformer des déchets organiques en matériaux essentiels pour optimiser l’efficacité énergétique de ces systèmes.
Voitures électriques : la quête de nouvelles batteries
En attendant les batteries à électrolyte solide, l’Université de Córdoba a une solution inattendue pour les voitures électriques : les déchets humains. La France génère un million de tonnes de déchets humains secs, et certains cherchent à les intégrer dans des batteries au lithium-soufre.
L’industrie automobile s’oriente vers l’électrification. Que ce soit avec des hybrides, des hybrides rechargeables ou totalement électriques, toutes nécessitent des batteries, et la clé pour inciter plus de consommateurs à changer des véhicules à combustion réside dans l’augmentation de l’autonomie.
Les batteries à électrolyte solide font l’objet de recherches, mais les batteries lithium-soufre présentent également un grand potentiel. L’Université de Córdoba croit que deux éléments secrets peuvent améliorer leur performance : urine et excréments.
Pourquoi les batteries lithium-soufre sont prometteuses
Les batteries lithium-soufre (Li-S) ne sont pas nouvelles. Cela fait plus d’une décennie qu’elles sont à l’étude, et pendant que des solutions solides gagnent en popularité, les batteries Li-S sont un des meilleurs espoirs pour les voitures électriques.
Elles affichent le double de la densité énergétique des batteries lithium-ion. Le soufre est abondant et peu coûteux par rapport à des matériaux comme le cobalt ou le nickel, moins soumis à des restrictions géopolitiques. De plus, elles sont plus sûres, car le risque de surchauffe est réduit, et leur impact environnemental est moindre.
Cependant, il existe des limites. La conductivité est faible, les procédés de fabrication ne sont pas optimisés comparés aux alternatives actuelles, et surtout, leur durée de vie reste courte : entre 300 et 500 cycles de charge, contre 1 000 à 3 000 pour les batteries lithium-ion.
Malgré ces défis, elles demeurent prometteuses, et l’Université de Córdoba souhaite inclure… des excréments dans leur formulation.
Déchets municipaux : transformer les déchets en charbon actif
L’Institut Chimique pour l’Énergie et l’Environnement (IQUEMA) de l’Université de Córdoba a mené une étude pour examiner la possibilité de convertir des boues issues d’une station d’épuration en charbon actif.
Ce matériau est essentiel pour les batteries lithium-soufre, car il agit en tant que conducteur. L’objectif est d’optimiser les électrodes de ces batteries.
Bien que le soufre présente des avantages, il souffre d’une faible conductivité. Pour pallier cela, il est nécessaire d’utiliser du charbon actif et d’autres supports conducteurs, coûteux à produire. Si ce support venait de déchets, la situation changerait.
Pour cela, l’IQUEMA a utilisé des boues de la station de traitement des eaux usées de Villaviciosa à Córdoba. Cette installation génère un sludge avec une composition favorable pour les expériences :
- Riche en matières organiques.
- Contenant également des métaux, de l’azote et du phosphore.
Ces éléments peuvent créer un matériel performant électrochimiquement.
Le processus suit ces étapes :
- Séchage : Le sludge est séché et broyé.
- Modification chimique : La potasse est ajoutée pour augmenter la porosité.
- Pyrólise : La mixture est chauffée à 800°C pour créer du charbon actif.
- Mélange avec le soufre : Le soufre est intégré à la matrice de charbon actif, puis incorporé dans les électrodes des batteries.
Résultats et avantages de cette approche
Les chercheurs ont déterminé que le charbon actif produit possède des propriétés optimales pour ces batteries. Sa structure poruse et son enrichissement en azote favoriseraient le transport des électrons et des ions, offrant ainsi une stabilité électrochimique élevée.
Ce qui pose problème, à savoir la faible conductivité du soufre dans l’électrode, pourrait être amélioré grâce à la matrice créée à partir des boues de Villaviciosa. De plus, étant issu de déchets, ce matériau est plus facile à recycler que d’autres batteries conventionnelles, qui nécessitent souvent des technologies de durabilité plus complexes.
Les chercheurs soulignent l’intérêt de cette voie, affirmant qu’elle pourrait « tripler la capacité de stockage d’une batterie lithium-ion ».
Étant données les conclusions, il est probable que de futures recherches s’orientent vers cette démarche. Ce projet répond à un double enjeu : le traitement des déchets des communes en en faisant un matériau crucial pour les batteries lithium-soufre. Il est également intéressant de noter que l’IQUEMA n’a pas limité ses recherches aux boues des stations d’épuration.
A l’origine, des sous-produits agro-industriels, tels que les noyaux d’olive et d’avocat, ont été explorés, mais également les coques d’amande et de pistache. Toutefois, ces matériaux sont souvent recherchés dans d’autres secteurs, comme la compostage ou le chauffage, ce qui donne ici un avantage unique aux excréments : « personne » ne les recherche.