12 avril 2023
Un procédé de recyclage développé à l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT), qui combine des processus mécaniques et des réactions chimiques, permet de récupérer jusqu’à 70% du lithium contenu dans les déchets de batteries. Cela permet d’obtenir un meilleur rendement à moindre coût ainsi qu’une plus grande durabilité.
Les batteries lithium-ion envahissent notre quotidien : elles alimentent non seulement les ordinateurs portables et les smartphones, les jouets, les télécommandes et autres petits appareils, mais font également office de principal réservoir d’énergie pour l’électromobilité, qui connaît une croissance rapide. L’utilisation croissante de ces batteries exige des méthodes de recyclage durables sur le plan économique et écologique. Aujourd’hui, ce sont surtout le nickel et le cobalt, le cuivre et l’aluminium ainsi que l’acier qui sont récupérés et recyclés à partir des déchets de piles. La récupération du lithium est actuellement encore coûteuse et peu rentable. Les procédés disponibles, généralement métallurgiques, consomment beaucoup d’énergie et laissent des sous-produits nocifs.
Le nouveau procédé de mécanochimie, qui utilise des processus mécaniques pour provoquer des réactions chimiques, permet d’atteindre un taux de récupération allant jusqu’à 70% pour le lithium. Il n’est pas nécessaire d’utiliser des produits chimiques corrosifs, des températures élevées ou de trier les matériaux au préalable. Le procédé convient à la récupération du lithium à partir de matériaux cathodiques de différentes compositions chimiques et donc à de nombreuses batteries lithium-ion disponibles sur le marché. Il permet un recyclage peu coûteux, efficace sur le plan énergétique et respectueux de l’environnement.
Pour leur procédé, les chercheurs utilisent l’aluminium comme agent réducteur dans la réaction mécanochimique. Comme l’aluminium est déjà présent dans la cathode, le procédé ne nécessite pas d’apport supplémentaire. Les déchets de piles sont d’abord broyés. Ils sont ensuite utilisés dans une réaction avec l’aluminium pour produire des matériaux composites métalliques contenant des composés de lithium solubles dans l’eau. Le lithium est ensuite récupéré en dissolvant les composés hydrosolubles dans l’eau, puis en les chauffant afin d’éliminer l’eau par évaporation. Comme la réaction mécanochimique se déroule à température et pression ambiantes, le procédé est particulièrement efficace sur le plan énergétique. Un autre avantage réside dans la simplicité du processus, ce qui facilitera son utilisation à l’échelle industrielle. En effet, dans un avenir proche, de grandes quantités de batteries seront à recycler.