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    déchets d'aluminium

    Des canettes en aluminium pour faire le plein de la voiture

    © Photo. l'Université nationale de science et de technologie MISiS
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    Un groupe de chercheurs de la chaire des métaux non ferreux et de l'or de MISiS a mis au point, sous la direction du professeur Alexandre Gromov invité d'Allemagne, une méthode permettant d'obtenir un carburant alternatif écologiquement propre (hydrogène) à partir de déchets d'aluminium et de métaux non ferreux.

    Le recyclage d'une seule canette de 0,33 litre d'une boisson gazeuse fournit, grâce à cette technologie, assez de carburant pour parcourir 20 mètres en voiture.

    L'aluminium et les métaux non ferreux sont les déchets les plus coûteux du bac à ordures. La nécessité de trier et recycler ces déchets est motivée, premièrement, par le coût de ces métaux, deuxièmement par la perte d'énergie combustible contenue dans l'aluminium métallique chimique actif, troisièmement par la sécurité, car lors du stockage les déchets d'aluminium s'oxydent et émettent dans l'air de l'hydrogène, un agent chimique inflammable.

    Le volume du marché russe des canettes usagées est estimé à 2-3 milliards d'emballages par an. Une canette de 0,33 litre pesant 15 grammes, en un an la quantité d'aluminium dépensé avoisine les 30 à 40 000 tonnes de métal pur. La durée de vie d'une telle canette est comprise entre quelques jours et quelques mois. Après usage, la canette vide se retrouve généralement à la déchèterie, tout comme d'autres déchets d'aluminium.

    Le marché européen de l'aluminium recyclé, qui émet inutilement et de manière incontrôlée de l'hydrogène dans l'atmosphère lors du stockage dans les déchèteries, est estimé à environ 9 millions de tonnes (European can market report 2013/2014). Plus de la moitié de cet aluminium n'est pas utilisée, ce qui, en équivalent-énergie, correspond à 130 térajoules d'énergie.

    Les pays où les déchets d'aluminium et de métaux non ferreux sont triés utilisent des technologies de recyclage des métaux. Par exemple, en Suisse, 90% des déchets ménagers d'aluminium sont recyclés (données de 2017). Les défauts de ce procédé de recyclage sont les frais de transport, de nettoyage et de fonte, ainsi que la haute toxicité des émissions.

    Les chercheurs de l'université MISiS et leurs collègues de l'Institut de hautes températures affilié à l'Académie des sciences de Russie ont suggéré d'utiliser les déchets d'aluminium comme l'une des composantes d'une énergie verte alternative en tant qu'agent pour un système régénérant l'hydrogène: "aluminium métallique-eau". La réaction de l'eau avec l'aluminium émet de l'hydrogène libre qui peut être ensuite brûlé ou oxydé en obtenant de l'électricité dans une cellule combustible. L'énergie chimique contenue dans chaque canette d'aluminium de 15 grammes s'élève à 255 kilojoules. En "équivalent-essence", 255 kilojoules d'énergie équivalent à 20 mètres de distance parcourue en voiture avec une consommation de 5 litres aux 100 km.

    L'aluminium réagit avec l'oxygène et l'eau assez lentement. Suite à l'oxydation, sa surface se couvre d'une couche oxydo-hydroxyde qui protège le métal contre le contact avec l'oxydant et stoppe le processus chimique. Pour cette raison, une activation du processus d'oxydation est nécessaire dans la chaîne technologique proposée lors de l'oxydation d'aluminium par l'eau liquide. Pour y parvenir, le groupe de recherche a proposé une méthode d'activation mécanique supposant le broyage et le traitement chimique des déchets d'aluminium, entraînant la destruction de la couche oxydée.

    "Nous avons proposé un système qui réunit une analyse de la matière initiale, les méthodes optimales de broyage des déchets d'aluminium, l'élaboration des mécanismes et des régimes d'oxydation, ainsi que le stockage et le transport de l'agent métallique solide. Nous avons trouvé des agents optimaux pour oxyder les déchets d'aluminium et avons élaboré le concept d'un appareil pour obtenir l'hydrogène — un analogue de générateur à carbure d'acétylène. Cette technologie n'est pas inflammable et permet de remplir trois tâches pratiques: recycler les déchets d'aluminium et d'autres métaux hydroréactifs; obtenir un hydrogène pratiquement gratuit à partir de déchets; attirer l'attention sur le problème du tri et du recyclage séparé des ordures", explique le docteur ès sciences techniques Alexandre Gromov, professeur invité à la chaire de métaux non ferreux et de l'or à l'université MISiS.

    L'hydrogène obtenu par l'oxydation des déchets d'aluminium métallique et d'autres métaux non ferreux sera utilisé comme combustible dans les sources d'énergie portatives, dans les systèmes de transport et dans les dispositifs d'énergie stationnaire basse.

    L'article expliquant la nouvelle technologie a été publié dans le magazine Powder Technology. Actuellement, le groupe de chercheurs travaille à la création d'un dispositif expérimental et mène des essais en laboratoire.

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    Tags:
    recyclage, carburant, aluminium, Université nationale de technologie et de recherche (MISIS), Russie
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