Commercialisation des piles à combustible grâce à des stratégies efficaces de recyclage et de démantèlement
L’énergie renouvelable connaît un véritable essor dans l’UE depuis quelques années. Les piles à combustible sont la clé d’un avenir énergétique durable dans la mesure où elles ne produisent que de l’électricité, l’eau et la chaleur étant des sous-produits. Toutefois, les coûts et l’infrastructure sans oublier l’absence de stratégies de recyclage pour les matériaux et les composants des piles à combustible constituent une entrave importante au déploiement généralisé de cette technologie. Les piles à combustible au service de l’économie circulaire En 2015, la CE a adopté un plan d’action visant à réduire la dépendance de l’industrie à l’égard de matières premières critiques. Déjà rares, la situation de ces matières premières est bien souvent aggravée par leur faible taux de recyclage. Se départir d’un mode de production et de consommation linéaire, qui consiste à «extraire, fabriquer et jeter», au profit d’une «économie circulaire» où les ressources sont considérées comme des biens précieux contribuera à renforcer la compétitivité de l’Europe, à promouvoir une croissance économique durable et à créer de nouveaux emplois. Le projet HYTECHCYCLING, financé par l’UE, a été mis en place pour réduire l’utilisation des matières premières critiques dans la production d’hydrogène et les technologies des piles à combustible et promouvoir des stratégies de recyclage. «Les dispositifs fonctionnant grâce à une pile à combustible contiennent des quantités importantes de matériaux critiques, onéreux et rares, comme le platine, essentiels à leur fonctionnement. Des études portant sur les substituts du platine ou les traitements appropriés pour réutiliser ce matériau plutôt que de s’en débarrasser comme un vulgaire déchet aideront les fabricants à mettre au point des technologies de piles à combustible plus respectueuses de l’environnement», fait remarquer Alfonso Bernad, coordonnateur du projet. Le consortium du projet est composé d’un groupe d’experts dans le domaine des technologies de piles à combustible et du recyclage issus de la Foundation for the Development of New Hydrogen Technologies d’Aragon, de l’IMDEA Energy Institute, de Environment Park de Turin, de l’Université de Ljubljana et de Industrias López Soriano S.A.. L’équipe a étudié les technologies de recyclage et de démantèlement existantes et nouvelles. Catalyseurs de piles à combustible exempts de matières premières critiques Les partenaires du projet ont examiné les matériaux utilisés dans quatre technologies différentes de production d’hydrogène et de piles à combustible. Il s’agit notamment de l’électrolyse de l’eau alcaline, de l’électrolyse à membrane échangeuse de protons (PEM), des piles à combustible à oxyde solide (SOFC) et des piles à combustible PEM. Les matériaux ont été évalués à l’aune de leur coût, de la méthodologie de criticité de la CE et de leur incidence sur la santé humaine. Les résultats de l’étude ont encouragé l’utilisation de catalyseurs exempts de matières premières critiques. «Le recours aux piles à combustible qui intègrent uniquement des matériaux céramiques plutôt que celles qui utilisent traditionnellement du nickel dans l’anode est une meilleure solution envisageable pour les piles SOFC. En outre, les catalyseurs dotés d’une structure cœur-coquille unique peuvent réduire la quantité totale de platine dans les piles à combustible PEM», explique M. Bernad. De plus, les partenaires du projet ont axé leurs recherches sur des technologies de recyclage efficaces qui permettent de récupérer plus d’un matériau à la fois. Citons, par exemple, la dissolution électrochimique sélective, une technique qui a permis de récupérer le platine et son support carboné. Documentation de référence pour les technologies de recyclage et de démantèlement Au moyen d’un examen systématique de la documentation, les partenaires du projet ont analysé les limites, les obstacles et les défis actuels auxquels les technologies des piles à combustible sont susceptibles d’être confrontées tout au long de leur cycle de vie. Ils ont également cartographié les technologies de recyclage de pointe utilisées pour le traitement des piles à combustible en fin de vie. De plus, ils ont effectué une analyse du cycle de vie pour déterminer l’incidence environnementale des quatre technologies de l’hydrogène et des piles à combustible, depuis le traitement des matières premières jusqu’à leur démantèlement et recyclage. Toutes ces informations ont été compilées dans des documents de référence complets. «Notre documentation de référence ouvre la voie à de futures activités de démonstration de technologies sur le terrain, tout en ayant le potentiel de façonner la réglementation, les codes et les normes de demain», explique M. Bernad. «Il reste encore un long chemin à parcourir pour parvenir à un modèle d’économie circulaire dans le domaine de la production d’hydrogène et des technologies des piles à combustible. HYTECHCYCLING a commencé par identifier les principales problématiques, comme le remplacement des matières premières critiques et certaines technologies de recyclage et de démantèlement, et a préparé le terrain pour de nouvelles recherches», conclut M. Bernad.
Mots‑clés
HYTECHCYCLING, pile à combustible, recyclage, démantèlement, matières premières critiques, platine, économie circulaire, production d’hydrogène, guide de référence, documentation de référence
