Chloé Moreau
Pour de nombreux matériaux essentiels aux chaînes d’approvisionnement qui contribueront à permettre la changeover vers la décarbonisation de l’Amérique, les ressources sont limitées. L’exploitation minière traditionnelle est semée d’embûches, c’est pourquoi la promotion de l’énergie propre dépend de la recherche de nouvelles façons d’accéder de manière fiable aux matériaux critiques.
Pour promouvoir la sécurité nationale et la compétitivité économique, les chercheurs américains devront trouver de nouvelles façons d’obtenir les matériaux dont nous avons besoin pour de nombreuses technologies. Il s’agit notamment des batteries, des aimants dans les moteurs électriques, des catalyseurs, des réacteurs nucléaires et d’autres technologies énergétiques essentielles sans carbone.
L’eau représente une voie sous-explorée pour acquérir ces matériaux. Des scientifiques du Laboratoire national d’Argonne du Département américain de l’énergie ont récemment publié une étude détaillée détaillant les divers mécanismes par lesquels les matériaux critiques peuvent être extraits de divers cours d’eau.
Différents kinds d’eau offrent différents kinds de ressources matérielles, a déclaré Seth Darling, directeur scientifique et technologique de la course des systems énergétiques avancées d’Argonne. “Les océans sont une ressource tellement énorme parce que les quantités totales de nombreux matériaux précieux et importants sont vastes, mais ils sont également très dilués”, a-t-il déclaré. “Les eaux usées ont également besoin d’être recadrées – nous voulons que les gens voient que les eaux usées ne sont pas vraiment des déchets, mais plutôt qu’elles sont riches de toutes sortes de choses précieuses.”
Darling a également souligné les aquifères souterrains et les saumures géothermiques comme autres resources possibles de matériaux précieux. Ces matériaux incluent le lithium, qui est de moreover en in addition demandé pour les batteries de véhicules électriques et pourrait être utilisé pour aider à décarboner notre économie. “Le lithium se trouve dans l’océan et dans les saumures géothermiques vous l’extrairez différemment de ces deux resources, mais il est significant de comprendre laquelle est la moins chère, a le moins d’impact sur l’environnement et permet des chaînes d’approvisionnement sécurisées”, a déclaré Darling. “Pour de nombreux autres matériaux, l’eau est sous-explorée en tant que source, et c’est quelque chose auquel nous accordons de moreover en plus d’attention.”
Les systems que Darling et ses collègues explorent pour extraire les matériaux critiques de différents forms d’eau vont des systems traditionnelles (comme les membranes) aux technologies innovantes (comme les générateurs de vapeur solaires interfaciaux).
Omar Kazi, un Ph.D. étudiant en génie moléculaire à l’Université de Chicago travaillant avec Darling, étudie des méthodes pour concentrer les flux d’eaux usées afin de récupérer des matériaux précieux. “Se débarrasser de l’eau par évaporation est un processus lent et énergivore”, a déclaré Kazi. “Dans les saumures géothermiques, l’eau peut mettre des années à s’évaporer pour pouvoir récupérer le lithium qu’elles contiennent, ce qui crée un énorme goulot d’étranglement. La concern que nous nous posons est ’comment pouvons-nous faire évaporer l’eau moreover rapidement ?’ ”
Une façon d’y parvenir pourrait consister à utiliser des matériaux photothermiques poreux, qui convertissent efficacement la lumière en chaleur. Ces absorbeurs de lumière agissent comme un t-shirt noir qui se réchauffe par une journée ensoleillée. Cette chaleur est transférée à l’eau directement à l’interface avec l’air ambiant, ce qui accélère considérablement l’évaporation.
Dans l’ensemble, a noté Darling, Argonne possède de riches capacités en analyse de la chaîne d’approvisionnement, du cycle de vie et de la techno-économie. En outre, le laboratoire est spécialisé dans les matériaux, la chimie et l’ingénierie des procédés liés à l’extraction de matériaux critiques. Cela positionne de manière special le laboratoire pour aider à réaliser une économie de matériaux plus sûre et circulaire, en particulier lorsqu’il s’agit de tirer le meilleur parti des cours d’eau.
Un write-up basé sur l’étude, “Stratégies de conception de matériaux pour la récupération des ressources critiques de l’eau”, est apparu en ligne dans Superior Products le 31 mars.
Outre Darling et Kazi, les autres auteurs de l’étude incluent Wen Chen d’Argonne, Jamila Eatman, Feng Gao, Yining Liu, Yuqin Wang et Zijing Xia.
Ce travail a été soutenu dans le cadre du centre AMEWS (Sophisticated Materials for Electricity-Drinking water Units), un centre de recherche sur les frontières de l’énergie financé par le département américain de l’énergie, bureau des sciences, sciences de l’énergie de foundation au laboratoire nationwide d’Argonne.
