Vanille réutilisée pour le stockage écologique de l’énergie
La vanilline, utilisée comme composé aromatique, constitue la base d’un électrolyte liquide pour batterie à flux redox, qui, selon les scientifiques, est essentiel pour générer le type de stockage d’énergie nécessaire pour ajouter de manière durable de l’énergie renouvelable au réseau électrique.
Les chercheurs ont fait des progrès considérables dans le développement de matériaux plus durables pour les futures batteries avec la création d’un électrolyte liquide fabriqué à partir d’un matériau naturel commun et abondant.
Une équipe dirigée par Stefan Spirk de l’Institut des bioproduits et de la technologie du papier de l’Université de technologie de Graz en Autriche a créé l’électrolyte à partir de vanilline–un composé aromatique couramment utilisé et l’un des rares produits chimiques fins produits est obtenu à partir de la lignine.
L’électrolyte, qui pourrait être utilisé dans une batterie à flux redox, résout un problème clé avec les dispositifs de stockage à base chimique. C’est-à-dire qu’ils dépendent de sources épuisables qui finiront par s’épuiser et sont obtenues de manière à avoir un impact négatif sur l’environnement.
« Ils sont minés et vont s’épuiser à un certain point », nous a dit Spirk. « Certains d’entre eux posent également des problèmes de recyclage. »
En effet, même l’utilisation de matériaux naturels dans les batteries présente des défis, a-t-il noté. Le climat, la saison et l’origine peuvent avoir un impact sur leurs propriétés et peuvent ne pas toujours être disponibles à grande échelle.
De plus, « seule une petite partie de ces matériaux peut être convertie en matériaux électrochimiquement actifs », nous a-t-il dit.
Solution Naturelle
L’utilisation de la vanilline résout ces problèmes pour un certain nombre de raisons, nous a-t-il dit. D’une part, la vanilline elle-même est un matériau naturel et non toxique ; en effet, il est même sans danger pour la consommation humaine, comme en témoigne son utilisation dans l’arôme de vanille.
Le matériau peut également être produit à partir d’un déchet de l’industrie du papier, la lignine, à l’échelle de plusieurs mégatonnes par an, nous a dit Spirk.
« Actuellement, la lignine est principalement utilisée pour produire de l’énergie thermique », nous a-t-il expliqué. « De plus, nous avons plusieurs stratégies à portée de main pour utiliser les électrolytes après leur fin de vie car ils peuvent être ramenés dans l’industrie du papier et seront exploités thermiquement. »
Pour transformer la vanilline en un matériau redox-actif, les chercheurs ont appliqué un « traitement simple et écologique », a déclaré Spirk.
« Cela ne nécessite qu’une seule étape de réaction qui dure moins de 2 minutes », nous a-t-il expliqué. « Le procédé ne repose pas sur des catalyseurs et des solvants organiques coûteux et est donc compétitif en termes de coûts. »
De plus, l’équipe a réalisé une conversion quantitative de la vanilline en électrolyte, ce qui signifie qu’il n’y a aucun déchet produit au cours de cette étape, a déclaré Spirk. Pour utiliser le produit dans une batterie, les chercheurs l’ont dissous dans de l’acide phosphorique dilaté, qui est également utilisé dans les boissons gazeuses.
Prochaines étapes
Les chercheurs ont breveté leur technique et publié un article sur leur travail dans la revue Les quantités en tant que déchets dans la production de papier Angewandte Chemie.
La prochaine étape pour l’équipe consiste à commercialiser la technologie et à la prouver dans une opération réelle, a déclaré Spirk. L’espoir est que l’électrolyte puisse être utilisé pour développer une batterie à flux redox, qui, selon les scientifiques, est essentielle pour générer le type de stockage d’énergie nécessaire pour ajouter de manière durable des sources d’énergie renouvelables au réseau électrique.
« Pour le moment, nous augmentons la production d’électrolytes pour fournir de plus grandes quantités d’électrolytes pour le stockage d’énergie à grande échelle », nous a dit Spirk. « Cela comprendra des applications stationnaires pour les stations de recharge, les parcs éoliens, les réseaux industriels et les infrastructures critiques. »
L’équipe travaille également à l’optimisation du système en termes de composants et de conditions matérielles et à l’amélioration de l’efficacité de toutes les étapes du processus.
Spirk et ses collègues prévoient également de fonder une startup et prévoient de commercialiser la technologie dans un avenir proche et recherche actuellement des partenaires pour cette entreprise.
