Les coques de riz brûlées émergent comme une solution innovante pour le secteur des batteries, offrant la possibilité d’améliorer la capacité de stockage d’énergie de manière durable. Cet écran de matériel souvent négligé, composé principalement de silice et de carbon, révèle un potentiel insoupçonné lorsqu’il est traité de manière appropriée. En exploitant les propriétés physiques de ce résidu agricole, des chercheurs ont découvert une forme de carbone dur qui pourrait presque doubler la densité énergétique des batteries traditionnelle, marquant une avancée prometteuse pour la transition vers des solutions énergétiques plus écologiques.
Les coques de riz brûlées ont été récemment reconnues comme une source de carbone dur, pouvant presque doubler la densité énergétique des batteries lithium-ion et sodium-ion courantes. Cette découverte, issue de recherches menées à l’Université du Michigan, offre une alternative durable aux matériaux traditionnels, comme le graphite, en exploitant un déchet agricole pour créer des électrodes de batteries de haute qualité. Cette innovation pourrait transformer le paysage du stockage d’énergie tout en minimisant l’impact environnemental lié à la production de graphite.
La composition des coques de riz brûlées
Les coques de riz, qui constituent l’enveloppe dure des grains de riz, contiennent environ 90 % de silice et 10 % de carbone. Lors de leur combustion, il est possible d’en extraire une forme de carbone qui dépasse les rendements des matériaux traditionnellement utilisés dans les batteries. Les ingénieurs ont découvert que lorsque la silice est partiellement retirée de la cendre des coques de riz, le résidu reste constitué à 60-70 % de carbone. Ce carbone, auparavant considéré comme amorphe et désordonné, révèle des îlots de graphite à l’échelle nanométrique, résultant en une structure appelée carbone dur.
Les avantages du carbone dur issu de la combustion aux coques de riz
Le processus de combustion des coques de riz crée un réseau de carbone poreux qui améliore les propriétés électrochimiques du matériau. Des tests ont démontré que ce carbone dur surpassait à la fois le carbone dur commercial et le graphite en tant qu’anode dans les batteries lithium-ion. En effet, un gramme de ce carbone dur peut stocker plus de 700 milliampères-heures (mAh), soit près du double de la capacité de stockage d’un gramme de graphite qui est d’environ 370 mAh.
Une alternative durable et économique
Utiliser les coques de riz brûlées pour produire du carbone dur offre une solution durable par rapport aux méthodes traditionnelles d’extraction et de traitement du graphite. La production de graphite à partir de matières premières nécessite souvent une chaleur extrême, produisant des émissions de CO2 significatives. En revanche, la combustion des coques de riz fournit une source d’électricité carbonneutre, contribuant à la lutte contre les effets néfastes du changement climatique.
Les applications potentielles dans le secteur de l’énergie
Avec la montée en puissance des véhicules électriques et le besoin croissant de solutions de stockage d’énergie renouvelable, le carbone dur issu des coques de riz offre de nouvelles perspectives. Son utilisation pourrait potentiellement réduire les coûts de production des batteries tout en répondant aux exigences environnementales actuelles. En 2024, environ 20 milliards de livres de riz sont cultivées chaque année aux États-Unis, fournissant une grande quantité de coques de riz qui peuvent être valorisées de manière innovante.
Vers l’industrialisation et le développement technologique
Les chercheurs ont déjà entamé des démarches pour obtenir des protections par brevet afin de commercialiser cette technologie. En collaboration avec des institutions comme l’Institut de Technologie de Karlsruhe en Allemagne, ils cherchent à attirer des partenaires industriels pour intégrer cette avancée dans le marché. Le potentiel d’utilisation du carbone dur dérivé des coques de riz pourrait révolutionner non seulement le secteur des batteries mais aussi celui des matériaux durables, tout en valorisant les déchets agricoles.
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