Les carapaces de crabe et de homard pour fabriquer des batteries propres

Les carapaces de crabe et de homard pourraient être utilisées pour fabriquer des batteries renouvelables

Les chercheurs du Maryland ont mis au point des batteries qui utilisent un produit dérivé des carapaces de crustacés pour stocker l'énergie.

Un prototype conçu à partir d'un produit chimique contenu dans une carapace de crustacé reste efficace à 99,7 % après environ 400 heures de fonctionnement.

Selon une étude, des scientifiques veulent utiliser un produit chimique présent dans les carapaces de crabe et de homard pour rendre les batteries plus durables.

"Nous pensons que la biodégradabilité du matériau, ou l'impact sur l'environnement, et les performances des batteries sont tous deux importants pour un produit, qui a le potentiel d'être commercialisé", a déclaré Liangbing Hu, directeur du Center for Materials Innovation de l'université du Maryland et auteur principal de l'article, publié dans la revue Matter.

À l'heure où le monde s'oriente vers le déploiement de solutions énergétiques vertes et de véhicules électriques, les batteries utilisées pour ces technologies doivent également être écologiques.

Les chercheurs du Maryland ont mis au point des batteries qui utilisent un produit dérivé des carapaces de crustacés pour stocker l'énergie.

Mais les produits chimiques utilisés dans les batteries classiques, comme le lithium-ion, peuvent mettre des centaines ou des milliers d'années à se dégrader. Ces produits chimiques sont également souvent corrosifs et inflammables. Dans certains cas, des batteries de gadgets grand public ont pris feu dans des avions ou ont provoqué des incendies dans des sites de déchets et de recyclage.

Les chercheurs du Maryland ont mis au point des batteries qui utilisent un produit dérivé des carapaces de crustacés pour stocker l'énergie.

Grâce à un traitement chimique et à l'ajout d'une solution aqueuse d'acide acétique, la chitine peut finalement être synthétisée en une membrane de gel ferme et utilisée comme électrolyte pour une batterie.

Les crustacés tels que les crabes, les crevettes et les homards ont un exosquelette composé de cellules qui contiennent de la chitine, une sorte de polysaccharide qui rend leur carapace dure et résistante. Ce matériau précieux est abondant dans la nature et se trouve également dans les champignons et les insectes, mais il est généralement jeté comme déchet alimentaire des restaurants et comme sous-produit de l'industrie alimentaire. Les scientifiques étudient depuis longtemps ses diverses applications - en génie biomédical, par exemple, pour le pansement des plaies ainsi que pour les traitements anti-inflammatoires - et maintenant, en génie électrique.

Grâce à un traitement chimique et à l'ajout d'une solution aqueuse d'acide acétique, la chitine peut finalement être synthétisée en une membrane de gel ferme et utilisée comme électrolyte pour une batterie. Un électrolyte est le liquide, la pâte ou le gel à l'intérieur d'une batterie qui aide les ions - molécules chargées - à se déplacer d'une extrémité à l'autre de la batterie, lui permettant ainsi de stocker de l'énergie.

En combinant cet électrolyte de chitosan avec du zinc, un métal naturel de plus en plus utilisé pour fabriquer des batteries bon marché et sûres, l'équipe de Hu a pu créer une batterie renouvelable.

Les batteries ne sont pas inflammables et les deux tiers de la batterie en chitosan peuvent se décomposer dans le sol grâce à une dégradation microbienne en seulement cinq mois, laissant derrière eux du zinc recyclable.

La batterie a un rendement énergétique de 99,7 %, même après 1 000 cycles, soit environ 400 heures. Cela signifie qu'elles peuvent être rapidement chargées et déchargées sans que leurs performances soient sensiblement affectées. "Ce n'est pas une chose facile pour les batteries de fonctionner à une densité de courant élevée. Les performances affichées suggèrent le mérite du matériau à base de chitosan dans ce travail", a déclaré Hu.

Les batteries ne sont pas inflammables et les deux tiers de la batterie en chitosan peuvent se décomposer dans le sol grâce à une dégradation microbienne en seulement cinq mois, laissant derrière eux du zinc recyclable. Antonio J Fernández Romero, professeur de sciences des matériaux pour la production d'énergie à l'université de Carthagène en Espagne, qui n'a pas participé à l'étude, a déclaré qu'il s'agissait de "propriétés exceptionnelles".

Il a déclaré : "La conception de nouvelles batteries respectueuses de l'environnement, bon marché et produisant une capacité de décharge élevée, est l'un des points les plus importants à développer dans les années à venir." Il a ajouté que la biodégradabilité était essentielle et qu'à ce niveau, le système semblait très bien fonctionner, mais qu'il devrait être testé à plus grande échelle et dans des conditions d'utilisation commerciale.

Selon M. Hu et les auteurs de l'étude, cette conception pourrait ouvrir la voie au développement de batteries performantes et durables pour le stockage de l'énergie verte.

"Lorsque l'on développe de nouveaux matériaux pour les technologies de batteries, il y a souvent un écart important entre les résultats prometteurs obtenus en laboratoire et une technologie démontrable et évolutive", a déclaré Graham Newton, professeur de chimie des matériaux à l'université de Nottingham, qui n'a pas participé à l'étude. Il est expert en batteries durables et cherche à savoir comment les améliorer.

Jusqu'à présent, selon Newton, les résultats de la batterie chitosan-zinc sont prometteurs. "Il existe quelques exemples de batteries de ce type qui ont été commercialisées et qui sont testées comme systèmes de stockage d'énergie stationnaires", a déclaré Newton. "Il y a encore pas mal de défis à relever dans le développement des batteries zinc-ion, mais des études fondamentales comme celle-ci sont extrêmement importantes."