Résultats scientifiques

Travaux de l' équipe CSAp ( ICBMS) dirigé par Julien Leclaire

Le 17 février 2020

La chaire de chimie du LABEX iMUST obtenue par Julien LECLAIRE a soutenu le lancement de deux thématiques : la reconnaissance moléculaire et l’assemblage d’espèces polyelectrolytiques dans l’eau et la chimie moléculaire et supramoléculaire du CO2.
Dans ce cadre de la première thématique, l’équipe CSAp a pu démontrer que les phénomènes d’auto-agrégation non covalents non-seulement affectent les équilibres covalents entre espèces macrocycliques mais sont en outre non détectés par les techniques chromatographiques classiques ce qui amène la communauté à les sous-estimer.[i]

Dans le cadre du second volet, il a été montré que les solutions issues du captage du CO2 par les amines industrielles, sont des bibliothèques adaptatives d’extractants pour les métaux stratégiques. Il a ainsi pu être prouvé que le captage du CO2 peut être valorisé pour le recyclage des métaux issus de batteries de véhicules électriques en fin de vie avec une synergie appréciable entre les deux phénomènes.

Ces dernières travaux, publiés dans la revue Nature Chemistry[ii], largement relayés par les medias, ont valu à J. Leclaire le Prix Jean-Marie Lehn de la Société Française de Chimie, ont été retenus par l’American Chemical Society comme l’un des évènements majeurs en chimie en 2020 et ont mené à la création de la Start ‘up MeCaWaRe(Metal Capture for Waste Recycling) au mois de décembre.   

[i] M. Dumartin, J. Septavaux, M. Donnier-Maréchal, E. Jeamet, E. Dumont, F. Perret, L. Vial, J. Leclaire, Chem. Sci. 2020, 11, 8151.

[ii] J. Septavaux, C. Tosi, P. Jame, C. Nervi, R. Gobetto, J. Leclaire, Nature Chem. 2020, 12, 202-212

Utiliser du gaz carbonique (CO2) pour récupérer les métaux rares contenus dans votre vieux téléphone ? En d'autres termes, avoir recours à un déchet pour recycler d'autres déchets ?
"Il s'agit du premier usage du CO2 à des fins de développement durable", souligne l'Institut de chimie et biochimie moléculaires et supramoléculaires (ICBMS - Université Lyon 1/CNRS/CPE/Insa Lyon) à l'origine de cette innovation

Extrait du site https://www.linfodurable.fr/

Le CO2 rejeté dans l'atmosphère par les moteurs à combustion est l'un des principaux facteurs du réchauffement climatique. Ce gaz accusé de tous les maux possède aussi des caractéristiques intéressantes pour les industriels.Au Texas, il est ainsi réinjecté dans les puits de pétrole pour en améliorer le rendement en mettant à profit ses capacités «extractantes».

Mais, dans une logique plus durable, il peut aussi servir à récupérer les métaux rares ou précieux contenus dans les déchets électroniques, offrant une alternative à leur fonte, coûteuse en énergie, ou à leur solubilisation, qui recourt à des produits polluants, affirment les chercheurs lyonnais.

L'un deux, Julien Leclaire, rappelle que les industriels savent depuis longtemps capter le CO2 en le faisant absorber par des solutions liquides d'amines, des composés organiques dont certains existent à l'état naturel.

Les molécules issues de la combinaison des amines et du CO2 sont accessoirement capables de s'associer avec divers métaux. Pour chaque amine, un ou plusieurs composés peuvent se former en s'unissant au gaz.

En modulant la quantité de CO2 et le solvant utilisé, on arrive à ce que les métaux dissous dans le liquide se déposent les uns après les autres au fond d'un récipient avec un haut niveau de pureté.

«Notre apport, c'est d'avoir décodé cette correspondance, d'avoir déterminé quelle amine utiliser pour quel métal», explique Julien Leclaire.
«C'est comme dans un +speed dating+: quelle combinaison de qualités de l'un et de l'autre (d'amines et de CO2) va permettre d'arriver au meilleur mariage».


La méthode permet d'obtenir des métaux très purs, même en utilisant du gaz carbonique «sale».

Démonstration faite illico par le Pr Leclaire, en branchant son installation... sur le tuyau d'échappement d'une voiture.

 


 Dans sa main, un récipient contenant un liquide. «On a broyé une batterie», explique-t-il. «Ses métaux ont été transformés en solution avec l'aide d'acide - on essaie de trouver autre chose, plus écologique. L'introduction de l'amine fait naître une couleur violette. Quand on injecte le CO2, on voit apparaître le précipité blanc» contenant le métal.

«Le fait d'associer chaque métal avec un partenaire différent lui donne des propriétés différentes et facilite donc leur séparation», relève le chercheur.

A l'issue de l'opération, le CO2 peut être réutilisé ou stocké, une opération à ce jour rarement pratiquée car très coûteuse.

«Ce que nous proposons, c'est une brique dans un processus qui génère de la valeur ajoutée et permet de payer pour la capture et l'enfouissement du CO2», remarque le Pr Leclaire.
«Nous donnons ainsi une motivation économique aux industriels pour se pencher sur la capture du CO2»
, une des solutions envisageables pour éviter sa dispersion dans l'atmosphère.