Un aluminium révolutionnaire peut-il nous sauver de la pénurie de cuivre ?

Le titre de l’article de Bloomberg publié le 14 juillet est on ne peut plus clair ni plus affirmé : « Il n’y aura pas assez de cuivre pour atteindre nos objectifs climatiques », écrivent sans détour les médias américains. Ainsi, selon une étude de S&P Global, la demande pour ce métal à la fois commun et précieux va presque doubler d’ici 2035, créant des pénuries. « insoutenable et sans précédent ».

Echter, aanwezig in al onze elektrische netwerken en onze verbonden objecten, is koper de basiswerker van ons moderne leven: zonder dat is niets mogelijk, groene technologieën zullen niet de enigen zijn die te lijden hebben onder deze tekorten, die alle de industriële sectoren van de monde.

Par exemple, une voiture électrique a besoin de quatre fois plus de cuivre qu’un véhicule à combustion, et la construction des parcs éoliens offshore géants devrait nécessiter à elle seule 5,5 mégatonnes de cuivre, selon les analystes de Wood Mackenzie. hausse, et que Goldman Sachs appelle « la nouvelle huile ».

Le tableau semble donc plutôt sombre. A moins que les recherches de certains scientifiques spécialisés dans les matériaux, notamment, ne veuillent doter l’aluminium d’une conductivité qu’il n’a pas actuellement, explique Wired.

« Métal, écrit Gregory Barber appris pour le site, conduisent l’électricité car ils contiennent des électrons qui ne sont attachés à aucun atome en particulier. Plus le flux d’électrons est important et plus ils se déplacent rapidement, meilleure est la conductivité d’un métal.

D’où les recherches habituelles des scientifiques, qui s’efforcent de purifier au maximum les métaux conducteurs, pour les arrangements atomiques les plus parfaits possibles, les mieux à même de fournir des autoroutes illimitées d’électrons.

L’exact opposé des triturations atomiques et moléculaires de Keerti Kappagantula, chercheuse en matériaux au Pacific Northwest National Lab. Elle-même considère son travail comme « précaire »: le but n’est pas de rendre les métaux plus purs, mais au contraire de réduire leurs propriétés moléculaires afin de leur offrir, mine de rien, de nouvelles capacités.

En ajoutant des nanotubes de carbone ou du graphène à du bon vieil aluminium, elle tente de le transformer en une sorte de nouveau cuivre, capable de conduire suffisamment bien le courant électrique pour le remplacer là où c’est nécessaire.

L’aluminium a des propriétés intéressantes : il est très abondant, beaucoup moins cher que le cuivre et beaucoup plus facile à exploiter que le cuivre dont les réserves deviennent de plus en plus difficiles d’accès.

Une transition vers l’aluminium a déjà commencé dans de nombreuses industries – toutes celles où la conductivité, inférieure au cuivre, n’est pas une contrainte inabordable. Le travail de Kappagantula pourrait changer la donne, permettant à son aluminium « réarrangé » d’être appliqué à de nombreux autres domaines.

C’est de l’alu !

Comme l’explique Wired, notamment les additifs à base de carbone utilisés par Kappagantula offrent des propriétés de conductivité très intéressantes. Mais il ne suffit pas de les « jeter » dans l’aluminium pour donner par magie à ce dernier cette capacité : sans un certain procédé de conception moléculaire, les atomes ont du mal à « sauter » d’un matériau à l’autre et tous les bénéfices s’annulent les uns les autres. autre sortie.

De plus, le procédé de fabrication classique de l’aluminium, qui d’ailleurs nécessite beaucoup plus d’énergie que la fusion du cuivre et qui n’est donc pas sans aucun doute, subit une phase de chauffe à plus de 1000°C. , endommageant ou détruisant le carbone que l’on pourrait essayer. ajouter à l’alliage.

Keerti Kappagantula et le Pacific Northwest National Lab testent donc d’autres techniques, dites de « fabrication en phase solide ». Ceux-ci utilisent une série de forces et de frottements pour intégrer le carbone dans l’aluminium sans perdre ses propriétés.

L’objectif est de permettre au métal d’atteindre un état « plastique » mais non fondu, c’est-à-dire de ne pas atteindre les températures extrêmes de la méthode Hall-Héroult traditionnelle, de contrôler et réguler précisément la répartition moléculaire des éléments carbonés dans l’aluminium. en offrant à ce dernier la conductivité du premier.

Comme le soulignent Wired et le chercheur lui-même, le processus est long. L’équipe du Pacific Northwest National Lab a réussi à produire quelques centimètres puis quelques mètres de câbles à partir de cet aluminium « réarrangé ». Il essaie maintenant de produire des barres et des plaques plus grandes pour s’assurer que les autres propriétés du métal – résistance, flexibilité – n’ont pas été altérées par le processus et l’incorporation de carbone.

Mais le jeu en vaut la chandelle, convainc le chercheur. « Nous avons besoin de beaucoup de cuivre et nous devrons bientôt faire face à des pénuries. Cette recherche nous montre que nous sommes sur la bonne voie.elle explique.