Une nouvelle technologie permet d'extraire le lithium des batteries usagées à un prix inférieur à celui du lithium acheté.
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Alors que les technologies d'extraction du lithium se concentrent généralement sur l'extraction de ce métal essentiel du sol, il existe une autre source exploitable : les batteries usagées. Une nouvelle technique pourrait rendre ce processus économiquement viable.
En matière de stockage d'énergie dans les batteries rechargeables, le lithium est difficile à surpasser. Métal le plus léger du tableau périodique, il possède une densité énergétique impressionnante. De plus, il cède des électrons plus facilement que tout autre métal, ce qui lui confère le potentiel électrochimique le plus élevé. Enfin, il excelle dans le stockage et la restitution d'énergie de manière répétée. Cependant, bien que le lithium soit abondant sur Terre, son extraction à partir de sources propres peut s'avérer complexe, coûteuse et néfaste pour l'environnement.
Pour trouver d'autres sources de ce matériau, les scientifiques se tournent vers les batteries lithium-ion en fin de vie, qui contiennent encore des quantités parfaitement utilisables de ce métal. L'année dernière, par exemple, nous avons entendu parler d'une méthode utilisant les micro-ondes pour extraire le lithium des batteries usagées . Cependant, même si ces batteries sont abondantes, séparer le lithium des autres matériaux qu'elles contiennent peut s'avérer coûteux.
Une nouvelle technique mise au point par des scientifiques de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign a été développée. Une équipe dirigée par Xiao Su, professeur de génie chimique et biomoléculaire, a consacré du temps au démontage de batteries, puis à leur immersion dans un solvant organique. On obtient ainsi une saumure contenant du lithium ainsi que d'autres métaux présents dans les batteries.
Pour extraire le lithium, l'équipe a mis au point une électrode spéciale composée d'un copolymère dont certaines molécules se lient au lithium et d'autres réagissent à un courant électrique. Plongée dans la saumure et soumise à un courant électrique, cette électrode absorbe le lithium de la solution comme une éponge, laissant les autres métaux derrière elle.
Non seulement la méthode s'est avérée efficace pour séparer et récupérer le lithium, mais l'électrode a conservé sa conductivité pendant plus de 500 cycles. De plus, les chercheurs affirment que cette méthode est beaucoup plus abordable que les autres techniques de récupération du lithium par batterie, avec un coût d'environ 12,70 dollars américains par kilogramme de lithium récupéré.
À titre de comparaison, la lixiviation acide coûte entre 81 et 462 dollars par kilogramme et génère des déchets chimiques, tandis que la fusion à haute température coûte entre 36 et 126 dollars par kilogramme et est moins efficace pour séparer le lithium des autres éléments. Forte de ces résultats, l'équipe affirme que sa méthode pourrait être la première solution commercialement viable pour récupérer le lithium des batteries usagées.
En effet, selon Daily Metal Prices , le lithium coûte 13,17 $ le kilo sur le marché libre au moment de la rédaction. Cette méthode s'avère donc plus économique que l' achat direct.
Les chercheurs indiquent que leurs travaux ont été conçus comme une étude de validation de principe et estiment qu'il convient désormais de consacrer davantage d'efforts à l'extension et au perfectionnement de leur découverte.
« Ces résultats mettent en évidence la large applicabilité des séparations électrochimiques pour le recyclage des métaux, non seulement dans l'eau, mais aussi à partir de solvants organiques couramment utilisés pour la lixiviation des batteries usagées », conclut Su. « Nous envisageons que ces travaux contribuent à établir une chaîne d'approvisionnement plus circulaire et durable pour le lithium, renforçant ainsi la sécurité d'approvisionnement et réduisant potentiellement les impacts environnementaux associés à d'autres formes d'extraction du lithium, telles que l'exploitation minière. »
L'étude a été publiée dans la revue ACS Energy Letters .