L'équipe a démontré le concept en utilisant de la peau d'orange. Grâce à cela, il a récupéré efficacement les métaux précieux des déchets de batteries. Il a ensuite fabriqué des batteries fonctionnelles à partir de ces métaux récupérés, générant ainsi un minimum de déchets.
Les scientifiques affirment que cette approche de valorisation des déchets s’attaque à la fois aux déchets alimentaires et électroniques, au recyclage des batteries et au développement d’une économie circulaire zéro déchet.
Une économie dans laquelle les ressources sont utilisées le plus longtemps possible.
On estime que 1,3 milliard de tonnes de déchets alimentaires et 50 millions de tonnes de déchets électroniques sont générés chaque année dans le monde.
Recycle Batteries, le traitement conventionnel
Les batteries épuisées sont généralement traitées avec une chaleur extrême (plus de 500 ° C) pour faire fondre les métaux précieux, qui émettent des gaz toxiques dangereux. Des approches alternatives sont à l'étude qui utilisent des solutions acides fortes ou des solutions acides plus faibles avec du peroxyde d'hydrogène pour extraire les métaux. Cependant, ces solutions de recyclage de batteries produisent toujours des polluants secondaires qui posent des risques pour la santé et la sécurité.
Professeur Madhavi Srinivasan il est codirecteur du laboratoire NTU Singapore-CEA Alliance for Research in Circular Economy (NTU SCARCE).
Il a déclaré : « Les processus actuels de recyclage des déchets électroniques industriels sont énergivores et émettent des polluants nocifs et des déchets liquides. Cela indique un besoin urgent de méthodes respectueuses de l’environnement à mesure que la quantité de déchets électroniques augmente. Notre équipe a démontré qu’il est possible de le faire avec des substances biodégradables. Ces résultats sont basés sur nos travaux au laboratoire SCARCE au sein de l'Institut de recherche énergétique de NTU (ERI @N).
Le laboratoire SCARCE a été créé pour développer des méthodes plus écologiques de recyclage des batteries et autres déchets électroniques.
Professeur Dalton-Tay de l'École de science et d'ingénierie des matériaux de NTU et de l'École des sciences biologiques a déclaré : « À Singapour, un pays pauvre en ressources, ce processus d'extraction urbaine visant à extraire les métaux précieux de toutes sortes de déchets électroniques devient très important. Avec cette méthode, nous résolvons non seulement le problème de l’épuisement des ressources en conservant autant que possible l’utilisation de ces métaux précieux, mais également le problème de l’accumulation des déchets électroniques et alimentaires, deux crises mondiales croissantes.
Les résultats ont été publiés dans la revue scientifique Environmental Science & Technology.
Une approche économique et durable
Avec le recyclage des déchets de batteries générant des polluants nocifs, l’hydrométallurgie, qui utilise l’eau comme solvant pour l’extraction, est de plus en plus explorée comme alternative possible.
Ce processus implique d'abord le déchiquetage et l'écrasement du batterie utilisé pour former un matériau brisé appelé une masse noire. Les chercheurs extraient ensuite les métaux précieux de la masse noire en les dissolvant dans un mélange d'acides forts ou d'acides faibles ainsi que d'autres produits chimiques tels que le peroxyde d'hydrogène, avant de précipiter les métaux.
Bien que plus respectueuse de l'environnement que les méthodes conventionnelles, l'utilisation de produits chimiques aussi puissants à l'échelle industrielle pourrait générer une quantité importante de polluants secondaires, posant des risques importants pour la sécurité et la santé.
L'équipe du NTU a découvert que la combinaison d'écorces d'orange séchées au four et moulues en poudre avec de l'acide citrique, un acide organique faible présent dans les agrumes, pouvait atteindre le même objectif.
Tests de laboratoire
Lors d'expériences en laboratoire, l'équipe a constaté que leur approche extrait avec succès environ 90% de cobalt, de lithium, de nickel et de manganèse des batteries au lithium-ion usagées, une efficacité comparable à l'approche utilisant le peroxyde d'hydrogène.
Recyclage de la batterie avec écorces de fruits: comment ça marche?
La clé réside dans la cellulose présente dans l’écorce d’orange, qui est transformée en sucres lors du processus d’extraction. Ces sucres améliorent la récupération des métaux issus des déchets de batteries. Les antioxydants naturels présents dans la peau d'orange, tels que les flavonoïdes et les acides phénoliques, contribuent également à l'efficacité."
Il y a plus. Les résidus solides générés par ce procédé se sont révélés non toxiques. Cette méthode est respectueuse de l'environnement.
De l'ancien au nouveau
À partir des matériaux récupérés, les chercheurs ont ensuite assemblé de nouvelles batteries lithium-ion. Batteries qui ont montré une capacité de charge similaire aux batteries commerciales.
D'autres recherches sont en cours. L'objectif est d'optimiser les performances du cycle de charge-décharge de ces batteries réalisées avec des matériaux récupérés.
Cela suggère que cette nouvelle technologie est « pratiquement réalisable pour recycler les batteries lithium-ion à l’échelle industrielle ».
L'équipe cherche maintenant à améliorer encore les performances des batteries générées par les déchets de batteries traités.
Développements futurs
Cette approche des déchets aux ressources peut également être étendue à d'autres types de déchets de fruits et légumes riches en cellulose. Cette approche peut grandement contribuer à la nouvelle économie circulaire des déchets électroniques.
