Des scientifiques ont réussi à transformer des masques usagés en batteries à densité lithium-ion
Et ils sont peu coûteux et jetables.
Avec l’émergence de la pandémie de COVID-19, les humains sont devenus de plus en plus dépendants des équipements de protection individuelle, ou EPI, à chaque vague d’infection. Les masques faciaux à usage unique représentent une grande partie des EPI dans le monde, mais on n’a pas beaucoup réfléchi à l’élimination appropriée de ces produits.
Bien que ces produits soient cruciaux dans notre lutte contre le COVID-19, ils ont sans aucun doute un impact sur l’environnement, puisqu’ils finissent dans les décharges et les océans en dégageant des gaz toxiques. En 2020 seulement, 52 milliards de masques ont été fabriqués et 1,56 milliard d’entre eux ont fini dans nos océans.
Le recyclage des masques faciaux usagés en matériaux routiers et la désinfection des masques faciaux à l’aide de cuisinières électriques ne sont que quelques-unes des façons dont nous avons précédemment essayé de faire face à ce problème inquiétant. Aujourd’hui, une équipe de scientifiques de l’Université nationale des sciences et de la technologie “MISIS”, ainsi que des collègues des États-Unis et du Mexique, ont mis au point une nouvelle méthode pour transformer les masques usagés en batteries peu coûteuses, flexibles, jetables et efficaces. L’étude est publiée dans le Journal of Energy Storage.
Transformer les vieux masques en batteries efficaces
Afin de recycler les masques, l’équipe les a d’abord désinfectés à l’aide d’ultrasons et les a plongés dans une encre faite de graphène. Les masques ont ensuite été compressés et chauffés à 140°C pour former des pastilles qui serviront d’électrodes à la batterie. Ces pastilles sont séparées par une couche isolante également fabriquée à partir de masques usagés. L’étape finale consiste à tremper le tout dans un électrolyte et à l’envelopper dans des coques fabriquées à partir de blisters de médicaments usagés. Ainsi, les déchets médicaux constituent la base des batteries, le graphène étant le seul élément nécessaire pour compléter l’équation.
Pour expliquer le processus, le professeur Anvar Zakhidov, directeur scientifique du projet d’infrastructure “High-Performance, Flexible, Photovoltaic Devices Based in Hybrid Perovskites” à NUST MISiS, a déclaré : “Pour créer une batterie de type supercondensateur, on utilise l’algorithme suivant : les masques sont d’abord désinfectés aux ultrasons, puis plongés dans une ‘encre’ faite de graphène, qui sature le masque. Ensuite, le matériau est pressé sous pression et chauffé à 140°C (les batteries de supercondensateurs classiques nécessitent des températures très élevées pour la pyrolyse-carbonatation, jusqu’à 1000-1300°C, alors que la nouvelle technologie réduit la consommation d’énergie d’un facteur 10). Un séparateur (également constitué de matériau de masquage) aux propriétés isolantes est ensuite placé entre les deux électrodes constituées du nouveau matériau. Il est saturé d’un électrolyte spécial, puis une enveloppe protectrice est créée à partir du matériau des blisters médicaux (comme le paracétamol)”, dans l’article de l’université.
Bien que le processus soit inspirant en soi, l’équipe a constaté que les batteries étaient très efficaces. Les chercheurs affirment avoir atteint une densité énergétique de 99,7 wattheures par kilogramme (Wh/kg). Cela se rapproche de la densité énergétique de l’omniprésente batterie lithium-ion, qui varie entre 100 et 265 Wh/kg.
Selon l’article, les chercheurs ont amélioré la batterie en ajoutant aux électrodes des nanoparticules d’une pérovskite d’oxyde de calcium-cobalt. La densité énergétique a ainsi plus que doublé, passant à 208 Wh/kg. La version la plus performante de la batterie a conservé 82 % de sa capacité après 1 500 cycles et a pu fournir de l’énergie pendant plus de 10 heures à une tension de 0,54 V maximum.
La nouvelle méthode pourrait ouvrir la voie à la production de batteries supérieures, à plusieurs égards, aux batteries classiques plus lourdes et recouvertes de métal, dont les coûts de fabrication sont plus élevés. Les piles minces, souples et peu coûteuses sont également jetables et pourront être utilisées à l’avenir dans les appareils ménagers, des horloges aux lampes.
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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche
