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Sep 28, 2020
SCARCE : 18 mois de collaboration entre une université de Singapour et le CEA

Inauguré en mars 2019, le laboratoire commun entre l'Université technologique Nanyang (NTU) de Singapour et le CEA affiche ses premières publications co-signées par des chercheurs de NTU, du CEA-Iramis (NIMBE/LICSEN), de l’ICSM et de la DES à Marcoule.

 

L’alliance SCARCE (Singapore-CEA Alliance for Research in Circular Economy), consacrée à la R&D sur le recyclage des produits de l’électronique, des batteries et des cellules solaires, poursuis son déploiement au laboratoire commun CEA-NTU à Singapour. Certaines études se poursuivent également à Marcoule, à l’Institut de chimie séparative (ICSM) et à l’Institut des sciences et technologies pour une économie circulaire des énergies bas carbone (ISEC) de la Direction des énergies.

A Saclay, deux thèses sont lancées en cette rentrée 2020 au sein de l'UMR NIMBE de l'IRAMIS, l’une sur le recyclage de circuits imprimés et l’autre sur l’extraction liquide-liquide de métaux en milieu supercritique.
 


Les publications SCARCE 2020 :

Une première publication 2020 concerne un procédé d’élimination de retardateurs de flamme bromés (RFB) de polymères (mousses, plastiques, etc.) par extraction dans le CO2 en phase supercritique : 

On-line spectroscopic study of brominated flame retardant extraction in supercritical CO2,
D. Xia, A. Maurice, A. Leybros, J.-M. Lee, A. Grandjean, J.-C.Gabriel
Chemosphere 263, (2021) 128282.

L'extraction des RFB est en effet nécessaire, car ces produits sont reconnus comme perturbateurs endocriniens. Les chercheurs ont en particulier documenté la solubilité de cinq RFB (3 classiques et 2 nouveaux) dans ce solvant et la cinétique de l’extraction pour des systèmes binaires et ternaires (en présence d’une matrice polymère), pour trois polymères usuels. Ils montrent que des conditions opératoires bien choisies permettent d’envisager un processus industriel viable.

 

 

Analyse en ligne par spectroscopie de la cinétique d'extraction par CO2 supercritique des retardateurs de flamme bromé

 


Une 2de publication vise à extraire les métaux recyclables des batteries au lithium usagées, en substitant dans les procédés usuels le peroxyde d’hydrogène (H2O2), hautement oxydant et toxique pour de nombreux organismes vivants, par de la poudre de pelures d’oranges.

Repurposing of fruit peel waste as a green reductant for recycling of spent lithium-ion batteries,
Z. Wu, T. Soh, J. J. Chan, S. Meng, D. Meyer, M. Srinivasan and C. Y. Tay*
Environ. Sci. Technol. 54(15) (2020) 9681.

Cette poudre riche en cellulose et en antioxydants possède en effet le potentiel réducteur recherché. Après avoir optimisé les paramètres de l’extraction, les chimistes ont obtenu des efficacités de lixiviation de 80 à 99 % du nickel, du manganèse, du cobalt et du lithium. Ils montrent que la cytotoxicité des sous-produits est négligeable et qu’il est possible de les réutiliser pour fabriquer des piles boutons au LiCiO2 (LCO) compétitives.

 

L'utilisation de déchets de pelures de fruits pour recycler les métaux précieux des batteries Li-ion usagées est une stratégie efficace, écologique et durable pour minimiser l'empreinte écologique de ces deux types de déchets.

 


Une 3ème publication décrit une méthode pour recycler des bouteilles en plastique et des batteries au lithium en un seul processus.

Combining organic and inorganic wastes to form metal–organic frameworks,
E. Lagae-Capelle, M. Cognet, S. Madhavi, M. Carboni et D. Meyer,
Materials 13(2) (2020) 441.


Une fois dépolymérisé, le poly(téréphtalate d'éthylène) ou PET fournit une source de ligands organiques tandis que les batteries fournissent des métaux. Il en résulte un matériau extrêmement poreux, analogue au « MIL-53 » (metal-organic framework), à fort potentiel applicatif (captage de CO2, catalyse, médicaments ciblés, etc.).  

 

Recyclage d'accumulateurs Li-ion et de bouteilles en plastique par un procédé hydrométallurgique de précipitation sélective pour la production de MOF.
 

SCARCE et le laboratoire commun CEA-NTU

L'alliance SCARCE (Singapore CEA Alliance for Research in Circular Economy) associant l'Université technologique Nanyang (NTU) de Singapour et le CEA est consacrée à la recherche en faveur de l'économie circulaire. Elle a été lancée le 23 novembre 2018 à Paris avec la création du laboratoire commun CEA-NTU dédié à l’économie circulaire, implanté sur le campus de la NTU au sein de l'Institut de recherche sur l'énergie (Energy Research Institute at NTU, ERI@N).

Voir aussi :


Contacts CEA :

Contact NTU Singapour : Srinivasa Madhavi (NTU).
See the web page NTU - SCARCE.

 
#3283 - Last update : 09/28 2020

 

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