UT Austin développe des canaux bio-inspirés pour filtrer le lithium
Des pores nanométriques atteignent une sélectivité jusqu'à cinq fois supérieure pour simplifier l'extraction des matériaux de batteries.
Par Giovanni Sapere
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Des ingénieurs chimistes de l'University of Texas at Austin ont mis au point des pores artificiels nanométriques imitant les membranes cellulaires biologiques pour filtrer les ions lithium. Cette innovation chimique permet au lithium de traverser tout en bloquant les métaux concurrents comme le sodium et le magnésium. Publiée dans le Journal of the American Chemical Society, la méthode offre une voie plus propre pour extraire des matières premières critiques destinées au stockage d'énergie.
Reproduire les membranes biologiques à l'échelle nanométrique
Les membranes cellulaires naturelles utilisent des canaux protéiques spécialisés pour réguler le passage d'ions et de molécules spécifiques. Les chercheurs de l'University of Texas at Austin ont recréé ce mécanisme biologique à l'intérieur de pores synthétiques artificiels, comme le rapporte Interesting Engineering. L'invention qui en résulte permet aux ions lithium de passer tout en restreignant les éléments concurrents qui partagent des propriétés physiques similaires.
« Notre objectif est d'obtenir un procédé plus rapide, plus propre et plus facile à exploiter. »
— Manish Kumar, professeur à l'University of Texas at Austin
Filtrer les éléments de batteries issus de saumures complexes
La demande en lithium croît rapidement en raison de son rôle central dans les batteries de véhicules électriques et l'électronique grand public. Dans les environnements d'extraction conventionnels, tels que les saumures souterraines, les gisements rocheux et les filières de recyclage de batteries, le lithium reste mélangé au sodium, au potassium, au magnésium et au calcium. Selon Interesting Engineering, les nouveaux canaux artificiels ont affiché lors d'essais en laboratoire une sélectivité pour le lithium deux à cinq fois supérieure à celle d'autres transporteurs de lithium récemment développés. Des groupes chimiques situés à l'entrée interagissent avec les ions entrants, et l'espace restreint à l'intérieur du pore détermine quelles particules peuvent traverser.
Changer d'échelle : des membranes pour la séparation industrielle
Le projet de recherche a été dirigé par Manish Kumar, professeur d'ingénierie civile, architecturale et environnementale ainsi que de génie chimique à UT Austin. L'équipe d'ingénieurs avait auparavant conçu des structures similaires pour séparer des terres rares industrielles, d'après Interesting Engineering. Pour progresser vers une adoption industrielle et une éventuelle protection par brevet, les chercheurs testent la façon d'intégrer ces canaux dans de grandes feuilles membranaires formées de couches de type cellulaire interconnectées de polymères ou de lipides. À mesure que cette innovation progresse, de futurs essais devront évaluer si les canaux résistent à l'exposition à des saumures naturelles complexes, les taux de récupération commerciale et les coûts d'exploitation n'ayant pas encore été établis.
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