Les technologies d'énergie propre doivent être conçues pour le recyclage, selon les experts

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Des entreprises comme Apple et Samsung ne sont pas les seules à fabriquer des appareils de haute technologie difficiles à démonter et à recycler. Il en va de même pour les fabricants de technologies d'énergie propre essentielles comme les panneaux solaires, les éoliennes et les batteries de véhicules électriques (VE) – et contrairement à l'industrie de la technologie grand public, qui commence lentement à inverser certaines de ses pratiques de conception non durables, il n'y a pas grand-chose à faire. fait à ce sujet.

Les batteries, les panneaux solaires et les éoliennes sont tous des outils essentiels pour lutter contre le changement climatique. Cependant, la fabrication de ces technologies nécessite une énergie et des ressources considérables, et la meilleure façon de continuer à en fabriquer davantage de manière durable est de recycler ces ressources en fin de vie. Mais aujourd'hui, le recyclage de l'énergie propre est limité par des choix de conception qui entravent le démontage, notamment l'utilisation généralisée d'adhésifs ultra-forts. Cela pourrait changer, selon les experts, si les entreprises fabriquant des batteries surdimensionnées pour les véhicules électriques et des aimants de terres rares pour les éoliennes se tournaient vers de nouveaux adhésifs qui peuvent être «déliés» à l'aide de la lumière, de la chaleur, des champs magnétiques, etc., ou vers sans colle conceptions.

“La conception pour le recyclage n'est pas encore vraiment arrivée sur ce marché”, déclare Andy Abbott, professeur de chimie à l'Université de Leicester, qui a récemment co-écrit un article de synthèse sur les adhésifs décollés et leur utilisation potentielle dans l'énergie propre.< /p>

Au lieu de cela, dit Abbott, les fabricants ont tendance à “surconcevoir” leurs produits pour la sécurité et la durabilité. Prenez les batteries EV, qui sont composées de dizaines à des milliers de cellules individuelles hermétiquement scellées collées ensemble à l'intérieur de modules et de packs. Bien que l'utilisation intensive d'adhésifs aide à garantir que les batteries ne s'effondrent pas sur la route, cela peut les rendre incroyablement difficiles à démonter afin de réutiliser des cellules individuelles ou de recycler des métaux critiques comme le lithium, le cobalt et le nickel.

“Pour le moment, parce que tout est lié, beaucoup de batteries finissent par être déchiquetées”, a déclaré le co-auteur de l'étude, Gavin Harper, expert en recyclage de batteries de véhicules électriques à l'Université de Birmingham au Royaume-Uni. Le bord. “Le matériau est mélangé, ce qui complique les étapes suivantes du processus de recyclage.”

Les panneaux solaires et les éoliennes sont également conçus pour durer d'une manière qui rend le recyclage difficile. La plupart des panneaux solaires sont composés de cellules en silicium recouvertes de couches de mastics polymères qui lient les cellules à des couvercles en verre et en plastique résistants aux intempéries. Bien que cette conception en sandwich électronique signifie que les panneaux peuvent passer des décennies sur un toit exposé aux éléments, les adhésifs et les produits d'étanchéité utilisés dans tout le panneau rendent difficile la séparation propre des composants en fin de vie. Les aimants de terres rares à l'intérieur des éoliennes, quant à eux, sont recouverts de résines et de colles qui peuvent créer une contamination importante pour quiconque cherche à récupérer et à réutiliser le matériau. Une seule éolienne peut contenir des centaines de livres d'éléments de terres rares, et la demande pour ces métaux devrait monter en flèche à mesure que le monde construit plus de véhicules électriques et plus de turbines.

Abbott affirme que les fabricants commencent tout juste à prendre conscience du fait que la récupération des matériaux critiques à l'intérieur des technologies d'énergie propre est importante pour consolider les approvisionnements à long terme – et que de nouvelles approches de conception sont nécessaires pour faciliter cela. “Vraiment seulement au cours des 18 derniers mois environ, cette conversation a commencé à remonter la tête”, dit-il.

Le nouveau document d'Abbott et Harper présente un certain nombre de voies potentielles vers un secteur des technologies propres plus recyclable. Bien qu'il soit peu probable que les fabricants de produits solaires éliminent les adhésifs de sitôt, les auteurs suggèrent que les fabricants pourraient s'orienter vers des adhésifs et des matériaux d'étanchéité qui peuvent être décollés à l'aide de produits chimiques, de champs magnétiques ou même d'une impulsion sonore à haute fréquence. Pour les aimants d'éoliennes, un adhésif qui perd son adhérence en présence d'un champ magnétique puissant ne fonctionnera pas, mais un adhésif qui pourrait être fondu à l'aide de chaleur ou décollé lorsqu'il est exposé à la lumière ultraviolette pourrait être viable.

Les conceptions qui utilisent moins d'adhésifs pourraient aider à améliorer considérablement le recyclage des batteries de véhicules électriques. Si les batteries étaient plus faciles à démonter jusqu'aux cellules individuelles, Harper dit que cela pourrait faciliter la récupération des matériaux critiques à l'intérieur de la cathode, y compris le lithium, qui est rarement recyclé aujourd'hui. Et au moins une entreprise commercialise déjà une conception de batterie sans adhésif : en 2020, le fabricant chinois de batteries BYD a annoncé une nouvelle “Blade Battery”, qui comporte de longues cellules fines qui se clipsent dans la batterie principale sans utiliser de colle. “En termes de démontage, c'est trivial”, déclare Abbott. “Les cellules se découpent juste.”

Pour les fabricants de batteries EV qui ne veulent pas abandonner les conceptions à base de colle, il existe “un grand nombre de méthodes” qui pourraient conduire à un adhésif plus décollé, déclare Jenny Baker, experte en stockage de batteries à l'Université de Swansea à la Grande-Bretagne. L'enjeu, selon elle, sera de développer des adhésifs qui se décollent rapidement, dans un procédé réalisable à l'échelle industrielle.

“Le truc est maintenant de prendre une partie de la science et d'essayer de la déplacer vers le côté ingénierie afin que nous puissions la préparer pour un recyclage à très grande échelle, car nous savons qu'il y aura beaucoup de ces batteries qui passeront”, Baker dit. Sur la base de la croissance projetée des marchés des véhicules électriques et du stockage d'énergie, Harper a estimé que d'ici 2040, il pourrait y avoir environ 8 millions de tonnes métriques de déchets de batteries à recycler dans le monde. Une quantité similaire de déchets électroniques solaires pourrait inonder les usines de recyclage d'ici 2030.

Pour convaincre les fabricants (et les consommateurs) d'adopter des adhésifs plus recyclables et des conceptions sans adhésif, Baker dit qu'ils auront besoin de s'assurer que les alternatives ne compromettent pas la durabilité ou la durée de vie du produit, qui dans le secteur des technologies propres se mesure souvent en décennies. Elle soupçonne que de nombreuses nouvelles conceptions devront être « testées sur route » dans des produits à durée de vie plus courte où une défaillance prématurée est « moins risquée ».

Cela pourrait inclure les marchés de la technologie grand public, où des entreprises axées sur la durabilité comme Framework et Fairphone déploient déjà des ordinateurs portables et des téléphones modulaires et sans adhésif destinés à être démontés facilement. Même des géants de l'industrie comme Apple et Dell ont récemment annoncé des objectifs ambitieux et des concepts de produits axés sur la recyclabilité. Abbott a déjà eu des discussions préliminaires avec un fabricant de téléphones sur les colles qui peuvent décoller un écran beaucoup plus facilement, bien qu'il affirme que l'entreprise n'a pas encore adopté l'idée.

En fin de compte, les fabricants peuvent être contraints de surmonter leur réticence à modifier la conception des produits pour le recyclage si les décideurs commencent à l'imposer ou si le monde fait face à des pénuries de métaux et de minéraux nécessaires à la construction de ces technologies. Alors que la transition énergétique propre fait grimper la demande de métaux de haute technologie, Baker déclare que les entreprises vont devoir commencer à faire preuve de plus de créativité quant à leur source d'approvisionnement.

“Si vous le pouvez obtenez [une ressource] mais c'est un prix très élevé, c'est mauvais, mais vous pouvez répercuter le prix sur le consommateur », déclare Baker. “Si vous ne pouvez pas l'obtenir du tout, vous n'avez rien à faire.”

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