Les crustacés à la rescousse de nos téléphones !

Notre Alien s’intéresse de près aux vieilles carapaces des crabes qu’il a trouvées sur la plage parce que figure-toi qu’il vient d’apprendre une nouvelle incroyable ! Des chercheurs ont trouvé le moyen de fabriquer des batteries pour charger de petits appareils avec d’autres matériaux que ceux qu’on utilise habituellement. Cela présente pas mal d’avantages. On t’explique.

Mais qu’est-ce qu’une batterie ?
ll s’agit avant tout d’un moyen de fournir de l’électricité partout où tu te trouves lorsque tu la branches à un appareil.
Nous avions expliqué dans cet article le principe de fonctionnement de la pile qui repose sur des réactions d’oxydoréduction.
Petit rappel :
Tous les métaux n’ont pas la même facilité à perdre ou à gagner des électrons et lorsqu’ils sont mis en contact, ils échangent des électrons. Celui qui cède facilement des électrons est dit « réducteur », celui qui en capte facilement est dit « oxydant ». Ainsi, en les associant dans une solution et en les connectant par un fil conducteur, les électrons vont circuler : ce courant électrique permet de faire fonctionner un appareil tel qu’une lampe, un moteur etc.

Concrètement, dans une pile, on a donc deux plaques (ou électrodes) en matériaux différents immergées dans une solution (appelée électrolyte) où se déplacent d’autres composés clés de ces réactions (les ions). Les électrons se déplacent d’une électrode à une autre, en passant par l’appareil en utilisation. Lorsque les réactions sont terminées, c’est-à-dire que tous les atomes ont cédé leurs électrons, la pile est vide !

Dans une batterie, c’est le même principe sauf qu’on peut faire machine arrière  ! En effet, une fois la batterie déchargée, on peut la mettre en charge ce qui impose une circulation d’électrons dans l’autre sens et chaque matériau se régénère. Ainsi, on peut recommencer à l’utiliser. Bien sûr, au bout d’un certain nombre de cycles, le vieillissement de la batterie fait qu’on doit s’en débarrasser ! Et ça, c’est un sacré problème.
Les batteries classiques utilisent généralement du lithium (Li) pour l’une des électrodes, un élément qui perd très facilement un électron ce qui produit des atomes ayant perdu des électrons, c’est ce qu’on appelle « des ions lithium » qui se déplacent dans l’électrolyte.

Aller chercher ce métal en l’extrayant de certaines roches génère de la pollution. De plus, en fin de vie, la biodégradabilité n’est pas au rendez-vous. Bref, d’un point de vue écologie, ce n’est pas terrible du tout.
Il y a aussi  d’autres types de batteries, notamment au zinc (Zn) qui intéressent beaucoup les chercheurs car le zinc est plus abondant et moins coûteux. Malheureusement, il y a quelques soucis techniques en lien avec le zinc et la nature de l’électrolyte qui entravent les cycles de charge et décharge.

Quel rapport avec les crustacés ?
Des chercheurs américains (Centre d’Innovation des matériaux, Université du Maryland) se sont tournés vers l’exosquelette des crustacés, une structure très rigide. C’est la « chitine », présente dans ce biomatériau qui explique les propriétés de forte résistance mécanique de l’exosquelette. Elle est d’ailleurs aussi présente chez les insectes.

La chitine, c’est une très très longue molécule, appelée « polymère » et les scientifiques s’intéressent à un de ses dérivés, le chitosane. Après un traitement chimique particulier du chitosane, nos chercheurs ont élaboré un électrolyte afin de développer un prototype de batterie au zinc s’affranchissant des problèmes techniques qui se posent habituellement. Et les résultats sont plutôt satisfaisants ! La batterie est capable de se charger et décharger un grand nombre de fois !

Les chercheurs sont aussi très enthousiastes car ce type d’électrolyte n’est pas inflammable comme dans le cas des autres batteries classiques et qu’il présente l’avantage d’être biodégradable.

Alors pour trouver la fameuse chitine, on se balade sur les plages ? En fait, on pourrait plutôt se tourner vers les déchets de l’industrie agroalimentaire !

Référence
Wu M. et al., « A sustainable chitosan-zinc electrolyte for high-rate zinc-metal batteries »,  DOI:https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.07.015, septembre 2022

Auteur : Pascale Baugé du blog Le Monde et Nous