fr.wedoany.com Rapport,Le Kentucky produit 95 % du bourbon mondial, un processus qui génère d'importantes quantités de céréales résiduelles appelées drêches. Récemment, une équipe de recherche de l'Université du Kentucky a mis au point un procédé permettant de transformer ces drêches en matériaux d'électrode. En utilisant des électrodes fabriquées à partir de ce sous-produit du bourbon, ils ont créé des supercondensateurs performants dont la capacité de stockage d'énergie dépasse celle des produits commerciaux de taille similaire.

C'est lors d'un stage portant sur les problématiques alimentaires, énergétiques et hydriques du Kentucky que l'étudiant diplômé Josiel Barrios Cossio a pris conscience pour la première fois de l'ampleur des déchets issus de la production de whisky américain. Barrios Cossio explique : « En regardant le produit final, le bourbon, la quantité de déchets sous forme de drêches peut être 6 à 10 fois supérieure. C'est un défi majeur. »

Les drêches, un mélange humide et pâteux, sont généralement vendues comme alimentation animale ou amendement pour le sol, mais leur transport à l'état humide est difficile et leur séchage coûteux. L'équipe a utilisé une technique d'hydrocarbonisation qui transforme directement la pâte de drêches en matériau carboné, un processus similaire à une cuisson sous pression. Barrios Cossio déclare : « Nous pouvons exploiter directement la forte teneur en eau des drêches, transformant ainsi ce désavantage en atout. »

Les matériaux carbonés sont un choix idéal pour les électrodes de supercondensateurs, et la technologie d'hydrocarbonisation offre une nouvelle voie de valorisation pour les déchets végétaux. Bien que des recherches antérieures aient déjà transformé des sous-produits agricoles comme les fibres de maïs en matériaux carbonés, les drêches de bourbon n'avaient pas encore été testées, car elles sont constituées d'un mélange de céréales comme le maïs. Barrios Cossio a collaboré avec le chimiste Marcelo Guzman pour entreprendre la transformation de ces déchets de distilleries locales en électrodes pour supercondensateurs.

L'équipe a d'abord établi des partenariats avec des distilleries pour obtenir des échantillons de déchets. Elle a désormais des liens avec plusieurs distilleries au Kentucky, dans l'Illinois et même au Canada. Par traitement thermique et sous pression, les drêches humides sont transformées en une fine poudre noire, qui est ensuite chauffée dans un four pour former du carbone dur ou du charbon actif. Le carbone dur, similaire au graphite mais avec une structure plus lâche, est adapté à l'adsorption des ions lithium pour améliorer le stockage d'énergie ; le charbon actif possède une grande porosité, lui permettant de stocker une charge électrique importante.

À titre de validation, l'équipe a fabriqué un condensateur à double couche. Leur supercondensateur de la taille d'une pièce de monnaie a atteint une capacité de stockage de 48 wattheures par kilogramme, comparable aux produits disponibles dans le commerce. Ils ont également testé un supercondensateur hybride à ions lithium, combinant des électrodes en charbon actif et en carbone dur. Après injection d'ions lithium, la capacité de stockage a été multipliée par 25 par rapport à la version traditionnelle. Barrios Cossio souligne : « Cette découverte montre le potentiel de créer un dispositif hybride à partir d'un seul type de déchet, ce qui est techniquement innovant. »

L'équipe de recherche prévoit d'optimiser davantage le mécanisme de stockage d'énergie pour favoriser les applications commerciales. L'objectif est de développer des supercondensateurs à plus grande échelle pour soutenir l'intégration des énergies renouvelables au réseau et aider à stabiliser ce dernier. L'équipe réalisera également des analyses de cycle de vie et des évaluations de faisabilité pour juger de la durabilité de cette technologie. Dans l'ensemble, la collaboration avec le groupe d'Andrea Balducci de l'Université Friedrich Schiller d'Iéna, en Allemagne, a fourni une solution prototype à un problème local de déchets. Guzman affirme : « Ce projet nous permet de relever directement les défis réels de l'industrie, ce qui est très significatif. »

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