Des chercheurs ont transformé de la graisse de poulet pour fabriquer des électrodes à base de carbone pour supercondensateurs.
Les batteries lithium-ion utilisées dans les dispositifs de stockage d’énergie nécessitent des métaux rares coûteux et nuisibles pour l’environnement. De plus, en raison de leur composition chimique, ces batteries posent des problèmes en matière de recyclage et d’élimination. La fabrication de ces dispositifs implique souvent des processus avec une empreinte carbone significative.
À la recherche d’alternatives au lithium, des chercheurs de l’Université de Yeungnam ont mis au point une technique pour convertir la graisse de poulet en électrodes à base de carbone pour supercondensateurs. Les électrodes pourraient offrir une solution aux défis d’approvisionnement et de fabrication.
La graisse de poulet fera-t-elle un meilleur supercondensateur? Image adaptée de Canva et Adobe Stock
L’impact environnemental du stockage de l’énergie
La capacité mondiale en énergie renouvelable a augmenté d’environ 50 % en 2023 par rapport à l’année précédente, marquant un développement sans précédent. Bien que les technologies de stockage d’énergie conventionnelles comme les supercondensateurs, les batteries au plomb-acide et les batteries lithium-ion aient facilité l’intégration des énergies renouvelables, elles présentent des effets négatifs sur l’environnement tels que l’épuisement des ressources, la génération de déchets dangereux et des émissions de carbone élevées lors de la fabrication.
Préparation d’une électrode de supercondensateur avec du carbone activé. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Ding et al.
En particulier, la fabrication de supercondensateurs implique la production d’électrodes à base de carbone, nécessitant généralement des matériaux carbonés comme le charbon activé ou les nanotubes de carbone. Ces matériaux sont dérivés de combustibles fossiles ou extraits par des procédés qui émettent des gaz à effet de serre et contribuent à la dégradation de l’environnement. De plus, le processus de fabrication peut produire des émissions de carbone significatives en raison d’étapes énergivores telles que le chauffage, le séchage, la pyrolyse et l’activation.
L’extraction et le traitement des matières premières pour les supercondensateurs posent également des menaces environnementales, y compris la destruction des habitats, la pollution de l’eau et la libération de substances toxiques. L’empreinte carbone coûteuse des supercondensateurs souligne la nécessité de méthodes de production plus simples, moins coûteuses et durables.
Transformer la graisse de poulet en électricité
Des chercheurs de l’Université de Yeungnam en Corée du Sud ont relevé le défi en réutilisant la graisse de poulet pour fabriquer des électrodes à base de carbone pour supercondensateurs. Leur méthode consistait à transformer la graisse de poulet en électrodes à base de carbone, offrant une solution innovante à la demande croissante de solutions de stockage.
Conversion de graisse de poulet en électrodes à base de carbone. Image utilisée avec l’aimable autorisation des auteurs
Le processus a commencé par le raffinage de la graisse de poulet à l’aide d’un pistolet à flamme et la combustion de l’huile fondue pour collecter des structures nanométriques à base de carbone contenues dans des suies (CNO). La microscopie électronique a révélé que les CNO ressemblaient à des anneaux de graphite concentriques avec des réseaux sphériques uniformes. En traitant les CNO avec de la thiourée, les chercheurs ont amélioré leurs propriétés électriques, augmentant la capacité, la durabilité et la densité d’énergie.
Lorsque des nanoparticules de carbone traitées avec une solution de thiourée (h-CNO) dérivées de graisse de poulet ont été intégrées à l’électrode négative d’un supercondensateur asymétrique, elles ont démontré une capacité, une durabilité, une énergie et une densité de puissance exceptionnelles. Une capacité spécifique de 261 F/g a été atteinte, dépassant celle des CNO non dopés. De plus, les h-CNO ont exhibé une capacité de charge de 69 % et ont maintenu une stabilité de cycle de 97,5 % sous des densités de courant élevées.
Le supercondensateur asymétrique, utilisant des h-CNO comme électrode négative et du MnCo2S4 (MCS) comme électrode positive, a montré une performance énergétique et de puissance exceptionnelle à 32,8 Wh/kg et 7350 W/kg. Après 5000 cycles, la rétention de la capacité est restée à 97 %.
Un avenir de stockage d’énergie écologique
L’équipe a démontré les capacités réelles du supercondensateur en le chargeant et en connectant deux unités pour allumer simultanément des LEDs rouges, vertes et bleues. Cette démonstration met en lumière les avantages potentiels de l’utilisation des déchets alimentaires, tels que la graisse de poulet, comme source de carbone, faisant progresser la quête de solutions énergétiques écologiques. La méthode simple et stratégique de production de nouveaux matériaux carbonés à partir de déchets bio comme l’huile de graisse de poulet pourrait offrir un avantage significatif pour les dispositifs de stockage d’énergie commerciaux et révolutionner la production industrielle de stockage d’énergie.