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Étant donné que le lithium pose des problèmes géopolitiques, les batteries au sodium peuvent être une bonne alternative à l'électrification globale

à l'heure du changement climatique et des émissions de CO₂, la plupart des pays cherchent à électrifier le monde. Pour cela, cependant, il est indispensable d'avoir la capacité de stocker l'électricité. Le chercheur Jon Ajuria a parlé des alternatives qui révolutionnent le monde des batteries et de l'énergie.

Vous étudiez les systèmes de stockage d'énergie. Vous avez commencé à étudier les piles à hydrogène, et maintenant vous étudiez les piles à sodium. Le monde de l'énergie change beaucoup, n'est-ce pas ?

Oui, il est en train de changer. Nous vivons une révolution énergétique. Maintenant, peut-être que cette révolution va plus lentement que d'autres choses, parce qu'au cours des dernières années, le rythme de la vie et beaucoup de concepts de la vie ont changé... Je me souviens, quand j'étais jeune, j'ai parié avec les équipes : je parie qu'en 2010, la moitié des véhicules sur le parking de la Vieille Ville étaient électriques ! c'étaient nos attentes pour 2010. nous sommes en 2025 et nous voyons quelques véhicules hybrides, quelques véhicules électriques aussi, mais cela n'arrive pas à ce que nous imaginons. C'est lent.

Il est vrai que nous avons pris cette voie, mais des problèmes sont apparus sur la route. Notre pari principal pour les batteries était le lithium, car les batteries au lithium sont très bonnes, mais nous avons immédiatement réalisé qu'avec la quantité de lithium que nous avons, toutes les voitures ne pourraient pas être remplacées et converties en électricité.

Oui, mais avant d'y entrer, il y a un concept au-delà de la technologie : si nous sommes durables en tant qu'espèces. Nous voulons maintenir le niveau de vie que nous avons maintenant et remplacer tout ce que nous avons par quelque chose de plus durable. Et je ne sais pas si c'est possible !

Si nous voulons remplacer tous les véhicules à combustion existants dans le monde par des véhicules électriques, nous créerons d'autres déséquilibres.

Le plus gros problème, à mon avis, c'est le nombre de véhicules dont nous disposons, et non leur origine. Il est vrai que ceux qui proviennent de combustibles fossiles émettent du CO2, et il serait préférable de le remplacer par des véhicules électriques. Mais les véhicules électriques ont aussi leurs marques non durables, parmi lesquelles plusieurs éléments qu’ils utilisent: lithium, graphite, nickel, cobalt... Beaucoup d'entre eux proviennent de l'exploitation des ressources naturelles dans les pays appauvris, et nous savons tous ce qui se passe là-bas. La communauté locale souffre des dommages causés par cette exploitation massive du lithium.

Sans parler de la géopolitique. Mais le pari principal en ce moment est l'électrification.

Oui, je pense qu'à la fin, nous allons tous nous unir à cet objectif ultime, celui d'un continent et d'une planète neutres en émissions de CO2. Et comme le lithium pose des problèmes géopolitiques, il faut chercher des alternatives à ce processus global d’électrification. Et une bonne alternative peut être les batteries au sodium.

Nous devons préciser que le lithium est chimiquement stupéfiant. Il est très petit et concentre donc beaucoup d'énergie dans un endroit très petit. Les batteries sont très petites.

Oui, c'est la magie du lithium. D'une part, il s'agit d'un élément très petit, très léger et très approprié pour permettre ce flux d'ions et d'électrons. D'autre part, il est géopolitiquement situé dans un petit nombre d'endroits, et en outre, l'exploitation du lithium utilise une consommation d'eau absolument insoutenable.

Par conséquent, il serait souhaitable, d'une part, de remplacer la chimie du lithium par quelque chose de plus durable. Et pas seulement pour le lithium, mais pour les autres métaux dont nous avons parlé.

Le sodium a des propriétés chimiques similaires à celles du lithium. Par conséquent, ce qui fonctionne avec le lithium fonctionnera probablement aussi bien avec le sodium. C'est une bonne idée de remplacer le lithium par du sodium, car le sodium n'est pas si rare.

Oui, mais il y a la réalité. Et en réalité, travailler avec du sodium est beaucoup plus complexe. Il a un rayon ionique plus grand, une masse atomique légèrement plus grande, ce qui change tout.

En outre, les batteries au lithium utilisent du graphite dans l'électrode négative ou l'anode, qui est également un matériau critique. Le prix et l'exploitation du graphite ont été une autre raison pour laquelle nous avons commencé à chercher des alternatives au lithium. Le graphite est un charbon cristallin avec une structure cristalline très précise dans laquelle le lithium adhère parfaitement à cette structure, tandis que le sodium ne le fait pas. En conséquence, il a fallu rechercher des alternatives au sodium dans l'électrode négative et passer du graphite à l'utilisation d'un charbon dur.

Cela a un très bon côté, car ces charbons durs sont complètement supportables. Ils sont obtenus à partir de déchets. Le problème est que nous ne savons pas si nous serons en mesure de satisfaire la chaîne d'approvisionnement avec les déchets. Aujourd'hui, on utilise des écorces de noix de coco provenant d'Asie de l'Est.

La structure de ce charbon dur n'est pas cristalline, mais un peu plus désordonnée, et c'est là que le sodium a accès. Mais la densité de ce matériau est la moitié de la densité du graphite, et par conséquent, pour obtenir la même quantité d'énergie que le lithium nous fournirait, nous devrions utiliser deux fois plus de matériau en volume. Cela crée des problèmes d'espace dans les batteries.

D'après ce que tu racontes, la connaissance du lithium ne peut pas être pleinement exploitée avec le sodium. Il y a beaucoup de difficultés sur le chemin et il faudra beaucoup de recherches.

Oui, oui, pour passer du lithium au sodium, tous les composants de la batterie doivent être adaptés. L'idée de batteries au sodium est née il y a longtemps, mais dans les années 90, le lithium a pris de l'ampleur et les sodium ont été mis de côté. Mais l'année 2010 a été marquée par une hausse spectaculaire des prix et une instabilité du lithium, la demande de ces minéraux et matériaux dans la géopolitique est devenue beaucoup plus élevée que l'offre, ce qui a créé des déséquilibres considérables. Alors, le sodium a réveillé l'intérêt.

la première conférence internationale sur le sodium a eu lieu en 2013. Nous l'avons organisé à Vitoria-Gasteiz, à partir de CIC energiSITE. Et la dernière édition a eu lieu à Sydney, il y a à peine un mois. C'est là qu'on l'a vu clairement: pour nous, pour l'Europe et pour les États-Unis, la technologie des batteries au sodium est encore l'avenir et pour la Chine c'est déjà le présent.

Oui, c'est ce que je voulais vous demander. J'ai lu qu'en Chine, les batteries au sodium sont déjà utilisées dans les rues, par exemple dans les trottinettes électriques et les moteurs électriques. C'est-à-dire dans les petits moyens de transport électriques qu'ils utilisent dans la ville. Le sodium est dans la rue.

C'est la Chine, comme on dit en anglais, the elephant in the room. Je m'intéresse énormément à ce sujet, mais pour en revenir au sujet, la plus grande carence en sodium est l'anxiété énergétique volumétrique, c'est-à-dire l'espace requis. Par conséquent, la stratégie de commercialisation du sodium a été l'introduction dans le stockage stationnaire, c'est-à-dire son utilisation dans les énergies renouvelables: dans les fermes de panneaux solaires, les éoliennes, où l'espace n'est généralement pas un problème.

Mais il est vrai que pour accéder aux applications à haute densité d'énergie, où l'espace est limité, il y a encore des difficultés. Il fait son chemin, même vers les véhicules électriques, mais il y a des difficultés.

Nous avons déjà mentionné que le sodium est plus abondant que le lithium, la géopolitique, etc. Mais d'où vient le sodium lui-même ? Il y en a beaucoup dans la mer, sous forme de chlorure de sodium, mais je ne sais pas si c'est une bonne source de sodium.

Aujourd'hui, pas encore. Aujourd'hui, le sodium est principalement obtenu à partir de carbonate de sodium. Pour l'instant, l'extraction du chlorure de sodium est un rêve. Réalisable, mais un rêve.

Cette question est là, mais je pense qu'il existe aujourd'hui d'autres défis technologiques beaucoup plus complexes. De plus, l'exploitation du carbonate de sodium est aujourd'hui très bon marché. Pour le moment, c'est l'alternative, mais je ne pense pas qu'il y aurait à l'avenir des problèmes pour extraire le sodium du chlorure de sodium.

Prédire l'avenir est très difficile, mais il semble que la tendance des batteries au sodium est assez forte et mérite d'être poursuivie. CIC EnergiZONA prend une grande force dans la recherche sur les batteries de sodium, n'est-ce pas?

Oui, je dirais qu'il est connu dans le monde entier et que notre rôle est très important, en particulier dans les batteries d'ions de sodium. Nous sommes très bien positionnés. Je dirais que le Pays basque, bien que très petit pays, est très bien positionné dans la recherche dans notre domaine. Il existe un projet qui vise à développer et à commercialiser des batteries d'ion de sodium. Et un projet entrepreneurial qu’il veut réaliser à partir de l’eau de mer dans le Gipuzkoa lui-même. Il n'est pas facile d'activer un processus industriel dans le monde des batteries, mais les projets sont là.