Un bécher contenant une solution de bleu de méthylène. Crédit :Meredith Forrest Kulwicki/Université de Buffalo
Un colorant de couleur saphir appelé bleu de méthylène est un ingrédient courant dans les eaux usées des usines textiles.
Mais les scientifiques de l'Université de Buffalo pensent qu'il serait possible de donner une seconde vie à ce polluant industriel. Dans une nouvelle étude, ils montrent que le colorant, lorsqu'il est dissous dans l'eau, est bon pour stocker et libérer de l'énergie au bon moment.
Cela fait du composé un matériau candidat prometteur pour les batteries à flux redox - grandes, des batteries rechargeables à base de liquide qui pourraient permettre aux futurs parcs éoliens et maisons solaires de stocker de l'électricité pour les jours calmes ou pluvieux.
La recherche est apparue en ligne le 13 août dans le journal ChemElectroChem .
« Le bleu de méthylène est un colorant largement utilisé. Il peut être nocif pour la santé, ce n'est donc pas quelque chose que vous voulez jeter dans l'environnement sans le traiter, " déclare le chercheur principal Timothy Cook, Doctorat., professeur assistant de chimie à l'UB College of Arts and Sciences. "Il y a eu beaucoup de travail sur les moyens de séquestrer le bleu de méthylène hors de l'eau, mais le problème avec beaucoup de ces méthodes est qu'elles sont chères et génèrent d'autres types de déchets."
"Mais et si au lieu de simplement nettoyer l'eau, pourrions-nous trouver une nouvelle façon de l'utiliser? C'est ce qui a vraiment motivé ce projet, " dit le premier auteur Anjula Kosswattaarachchi, un doctorat de l'UB. étudiant en chimie.
Valoriser le bleu de méthylène et les eaux usées ?
L'étude n'est que la première étape pour évaluer comment et si le bleu de méthylène provenant des eaux usées industrielles peut être utilisé dans les batteries.
"Pour que ce soit pratique, nous aurions besoin d'éviter le processus coûteux d'extraction du colorant de l'eau, " Dit Cook. " L'une des choses qui nous intéresse est de savoir s'il pourrait y avoir un moyen de réutiliser littéralement les eaux usées elles-mêmes.
« Dans le textile, il y a des sels dans les eaux usées. D'habitude, faire fonctionner une batterie à flux redox, vous devez ajouter du sel comme électrolyte de soutien, donc le sel dans les eaux usées pourrait être une solution intégrée. Tout cela est spéculatif pour le moment :nous ne savons pas si cela fonctionnera car nous ne l'avons pas encore testé."
Ce que Cook et Kosswattaarachchi ont montré jusqu'à présent, c'est que le bleu de méthylène est bon pour les tâches importantes associées au stockage d'énergie. Dans les expériences, les scientifiques ont construit deux batteries simples qui utilisaient le colorant dissous dans de l'eau salée pour capturer, stocker et libérer des électrons (tous les travaux cruciaux dans la vie d'une cellule de puissance).
Les chercheurs de l'UB Anjula Kosswattaarachchi (à gauche), un doctorat étudiant en chimie, et Timothée Cook, professeur assistant de chimie, étudient si le bleu de méthylène - un colorant textile et un polluant industriel - peut être réutilisé dans des batteries à base de liquide. Crédit :Meredith Forrest Kulwicki/Université de Buffalo
La première batterie que les chercheurs ont fabriquée fonctionnait avec une efficacité presque parfaite lorsqu'elle a été chargée et déchargée 50 fois :toute énergie électrique que les scientifiques ont injectée, ils sont aussi sortis, pour la plupart.
Heures supplémentaires, cependant, la capacité de la batterie à stocker de l'énergie a diminué lorsque des molécules de bleu de méthylène se sont retrouvées piégées sur une membrane essentielle au bon fonctionnement de l'appareil.
Le choix d'un nouveau matériau de membrane a résolu ce problème dans la deuxième batterie des scientifiques. Cet appareil a maintenu l'efficacité presque parfaite du premier modèle, mais n'avait pas de baisse notable de la capacité de stockage d'énergie sur 12 cycles de charge et de décharge.
Les résultats signifient que le bleu de méthylène est un matériau viable pour les batteries liquides. Ceci étant établi, l'équipe espère aller plus loin dans la recherche en obtenant de véritables eaux usées d'une usine textile qui utilise le colorant.
"Nous aimerions évaporer les eaux usées dans une solution plus concentrée contenant le bleu de méthylène et les sels, qui peut ensuite être testé directement dans une batterie, " dit Cook.
Une simple batterie à base de liquide contenant une solution de bleu de méthylène (côté gauche), et une solution incolore de leuco bleu de méthylène (à droite), qui est le bleu de méthylène avec des électrons ajoutés. Crédit :Meredith Forrest Kulwicki/Université de Buffalo
Dans l'industrie textile du Sri Lanka, un lien personnel avec l'étude
Le projet est important pour Kosswattaarachchi d'un point de vue personnel :avant de venir à l'UB, elle travaillait dans le textile, développement de nouvelles technologies textiles pour le Sri Lanka Institute of Nanotechnology (SLINTEC).
Le textile est l'un des secteurs économiques les plus importants du pays, et l'industrie crée de nombreux emplois. Mais la pollution est un inconvénient, avec les eaux usées une préoccupation environnementale.
« Nous pensons que ce travail pourrait ouvrir la voie à une voie alternative pour la gestion des eaux usées, ouvrant la voie à une technologie de stockage d'énergie verte, " dit Kosswattaarachchi.
