Le problème des déchets de batteries lithium-ion, qui s’est rapidement développé ces dernières années avec l’utilisation généralisée des véhicules électriques et des appareils électroniques portables, pose de nouveaux défis pour l’environnement et l’économie.
Selon les rapports partagés par le Programme des Nations Unies pour le développement (PNUD), on estime qu’environ 900 000 tonnes de batteries lithium-ion auront atteint leur durée de vie utile et deviendront des déchets d’ici 2025 dans le monde.
Selon les prévisions des rapports, ce chiffre devrait atteindre 11 millions de tonnes dans le monde en 2030, tandis que les problèmes environnementaux causés par les batteries sont considérés comme un problème qui doit déjà être résolu dans de nombreux États.
Faculté de chimie et de métallurgie de l’YTU, membres du corps professoral du département de génie métallurgique et des matériaux Prof. Dr. Metin Gençten, Assoc. Dr Burak Birol et Dr. Pour résoudre ce problème, Sezgin Yaşa a développé une méthode innovante qui permet de récupérer les matériaux utilisés dans la production de batteries, en particulier le soufre de cobalt, à partir de batteries lithium-ion en fin de vie.
Cette méthode innovante, enregistrée auprès de l’Office turc des brevets et des marques, offre une solution qui se concentre non seulement sur l’élimination du problème mais également sur la reproduction.
D’autres substances, notamment le sulfure de cobalt, sont récupérées à partir du matériau cathodique obtenu à partir des batteries usagées par des procédés chimiques. Le matériau obtenu peut être utilisé dans un large éventail d’applications, depuis les systèmes de stockage d’énergie jusqu’aux technologies de capteurs.
Avec la méthode qu’ils ont développée, les chercheurs visent à la fois à réduire la charge de déchets nocifs pour l’environnement et à produire une matière première précieuse pour l’industrie. Cette approche transforme les processus de recyclage d’un élément de coût en une opportunité économique.
Si la méthode révèle le potentiel de la Turquie en matière de technologies environnementales et de production durable, elle propose également un modèle de solution qui attire l’attention sur les problèmes croissants dans le monde concernant les déchets de batteries lithium-ion.
« Environ 1 million de tonnes de déchets de batteries lithium-ion sont générées chaque année. »
S’adressant au correspondant des AA sur le sujet, le Prof. Dr. Metin Gençten a déclaré que ses propres idées de travail ont émergé en prenant comme source des systèmes qui fonctionnaient auparavant.
Gençten a déclaré que le plomb peut être recyclé dans une large mesure, mais que ce recyclage n’est pas encore pleinement répandu dans les systèmes au lithium.
Gençten a déclaré qu’il y a environ 5 à 6 ans, lorsque la quantité de déchets de batteries au lithium a commencé à augmenter, ils ont commencé à travailler sur la question de savoir si les matériaux actifs de ces batteries pouvaient être recyclés et réutilisés. « Tout d’abord, nous avons travaillé sur le recyclage des batteries à base d’oxyde de lithium et de cobalt, puis nous nous sommes penchés sur différentes chimies de batteries à base de lithium et avons demandé : « Pouvons-nous convertir tous les composants ici sous une forme réutilisable ? » Nous sommes partis. À ce stade, nos premiers travaux portaient sur la réutilisation de matériaux actifs dans les supercondensateurs. Cela consistait à précipiter les métaux sous forme de sulfures et à les récupérer. Cependant, dans nos travaux ultérieurs, le recyclage des matériaux d’anode et de cathode directement présents dans la chimie des batteries lithium-ion est devenu notre principal point de travail. dit-il.
Soulignant que l’un des principaux points de départ est la quantité de déchets générés chaque année, Gençten a déclaré :
« Actuellement, environ 1 million de tonnes de déchets de batteries lithium-ion sont générées chaque année. La plupart de ces déchets sont constitués de batteries usagées telles que des téléphones portables et des ordinateurs portables à usage domestique. Cependant, les voitures électriques sont devenues très répandues ces dernières années et en raison de leur nombre croissant, une grande quantité de déchets de batteries lithium-ion apparaîtra dans un avenir proche. Nous nous sommes concentrés sur la question de savoir si ces déchets peuvent être réutilisés comme ressource pour un usage primaire. Encore une fois, la cathode NMC des batteries Nickel Manganèse Cobalt (NMC) « Nous avons exposé pour récupérer et synthétiser le principe actif, le principe actif de la cathode LFP des batteries au lithium fer phosphate (LFP) et le graphite utilisé dans le composant anodique.
« Cela signifie fournir une ressource importante à l’économie du pays. »
Soulignant que leur travail peut apporter une grande contribution à l’économie du pays, Gençten a déclaré : « Le lithium est une ressource critique, ce n’est pas un métal produit dans tous les pays. Par conséquent, nous considérons les déchets ici comme une ressource. Il existe des quantités importantes de composants tels que le lithium, le nickel, le manganèse et le cobalt dans la structure d’une batterie lithium-ion. la production de manganèse est la même. Il est important de les réintégrer dans l’économie. Cela devient un problème. dit-il.
Soulignant que les matériaux contenus dans les batteries usagées sont en réalité d’une grande pureté, Gençten a déclaré : « Ce que vous appelez une batterie usagée ne contient pas un niveau élevé d’impuretés comme celui que vous obtenez d’une mine normale. Il contient principalement les composants que nous avons mentionnés sous forme pure. Par conséquent, le recyclage efficace de tous ces métaux signifie fournir une ressource importante à l’économie du pays. dit-il.
Notant que le stockage des batteries usagées représente un risque important et une perte économique en termes de sécurité et d’environnement, Gençten a déclaré :
« Nous pouvons recycler efficacement ces métaux et les utiliser dans la synthèse des matériaux cathodiques avec une grande efficacité pour éliminer la dépendance externe. Parce que dans la structure d’une voiture électrique, entre 400 et 800 kilogrammes de batterie, une batterie lithium-ion est utilisée, en fonction de sa capacité et de son autonomie moyenne. En fonction de sa capacité, cela comprend environ 10 kilogrammes de lithium, séparément 40 à 50 kilogrammes de manganèse, de nickel, de cobalt et 50 à 100 kilogrammes de graphite. » En recyclant les composants actifs, les batteries produites peuvent être réutilisées dans tous les domaines adaptés à leur usage primaire, notamment dans les téléphones portables et les véhicules électriques. L’élimination de la dépendance extérieure à cet égard constitue un grand potentiel. Je pense que nous sommes dans une bonne position en termes de collecte des déchets de batteries lithium-ion en raison de notre emplacement. »
Gençten a déclaré que le concept de déchet a considérablement changé et a déclaré : « La plupart des composants que nous considérons comme des déchets utilisés dans les processus ou des déchets de processus utilisés dans un matériau sont soit l’entrée d’un autre système, soit peuvent être recyclés et transformés en composants adaptés à un usage primaire. Dans le monde d’aujourd’hui, cet ensemble de concepts, que nous appelons déchets, doit être considéré de cette manière. Chacun d’eux a un potentiel recyclable et économique. dit-il.
« Si nous le produisons à nouveau en le recyclant, nous conserverons la matière première dans notre pays. »
Assoc. Le Dr Burak Birol a déclaré que dans des conditions normales, les métaux et les matériaux sont utilisés à partir de ressources naturelles appelées minerais, que lorsque ces ressources sont utilisées, la matière première se trouve en faibles quantités dans le minerai et qu’une grande quantité d’énergie est dépensée dans la production de métaux.
Déclarant que les métaux et les matériaux sont utilisés pendant un certain temps après leur obtention, puis que leur durée de vie expire, et que ces matériaux sont appelés déchets au fil du temps, Birol a déclaré : « Cependant, il y a de grandes quantités de ces métaux dans ces déchets. Les réutiliser comme matières premières offre la possibilité de produire avec moins d’énergie et une pureté plus élevée par rapport à la production à partir de minerai. » dit-il.
Ainsi, par rapport au minage normal, cette application appelée city mining offre la possibilité d’obtenir des produits de haute qualité à moindre coût. Birol a déclaré : « C’est la même chose avec les batteries. Les batteries contiennent une grande quantité de nickel, de manganèse, de cobalt et de lithium. L’extraction de chacun d’eux nécessite beaucoup d’énergie et de main d’œuvre et est limitée dans divers pays. Cependant, si nous la produisons à nouveau par recyclage, c’est-à-dire par l’exploitation minière urbaine, nous pouvons conserver la matière première dans notre propre pays et produire moins cher et de meilleure qualité. » dit-il.
Déclarant que chaque matériau et produit utilisé aujourd’hui contient une batterie, Birol a déclaré :
« Augmenter les véhicules électriques, les panneaux solaires, que nous appelons énergie durable… Les énergies obtenues des éoliennes s’accumulent dans des batteries, et avec le temps, ces batteries redeviendront des déchets. Si ces matériaux sont évalués comme matières premières avant de devenir des déchets, la dépendance extérieure sera réduite et ces ressources seront conservées dans le pays. L’approche zéro déchet est particulièrement importante à cet égard. Parce que ces batteries usagées sont nocives pour l’environnement. Le recyclage gagne une place importante afin de prévenir les dommages qu’elles causent à l’environnement. »
