Strockholm : Succès mérité pour le Nobel 2019 de Chimie

L’Académie royale des Sciences de Suède a attribué cette année le Prix Nobel de Chimie à un trio. Il s’agit d’un Américain, d’un Britannique et un Japonais qui se partagent la récompense scientifique suprême, pour la mise au point d’une batterie appelée à jouer un rôle moteur dans la transition énergétique et dans la gestion des données. Depuis 1901, les prix Nobel récompensent des hommes, des femmes et des organisations ayant œuvré pour le progrès de l’humanité, comme le souhaitait leur créateur, l’inventeur suédois Alfred Nobel. Cette année, les travaux autour de la batterie au lithium ont été primés dans la catégorie Chimie. Pour la petite histoire, les recherches pour la mise au point de la batterie au lithium ont vu le jour au cours des années 70. A l’époque, le monde été confronté à une crise pétrolière. En recherchant un moyen pour se débarrasser des énergies fossiles, le britannique Michael Stanley Whittingham découvre le potentiel immense du TiS2. Il s’agit d’un matériau qui possède  une densité d’énergie très forte. Dans le cadre de ses recherches, Whittingham fera usage du TiS2 en tant que cathode dans une batterie au lithium. Le chimiste anglais parvient ainsi à créer un nouveau type de pile. Le lithium métallique dont il s’est servi dans la composition de l’anode rendait cependant cette pile trop explosive pour être utilisée.

En se basant sur les premières découvertes de  Stanley Whittingham, deux chercheurs John Goodenough de l'université du Texas à Austin puis Akira Yoshino au Japon, parviendront chacun de leur côté,à améliorer le système initial développé par Whittingham. A travers ses recherches, John Goodenough proposa par exemple,  de remplacer les sulfures tels que le TiS2 par des oxydes métalliques. En 1980, Goodenough démontre qu’en intercalant de l’oxyde de cobalt avec des ions lithium qu’il est possible d’obtenir des batteries de 4 volts. Il s’agit d’une avancée notable dans le monde de la recherche. En effet, la puissance de 4 volts représente le double de la puissance fournie par la première pile de Whittingham. De nos jours, la République démocratique du Congo (RDC), détient près de la moitié des ressources mondiales en cobalt et représente 60% de sa production mondiale. Le responsable Afrique de l’Ouest d’Internet Sans Frontières , Qemal Affagnon  se rappelle lors son dernier séjour en RDC  que la Commission électorale nationale indépendante du Congo  a fait usage de machines à voter alimentées par des batteries à lithium dans le cadre de l’organisation des élections législatives et provinciales du 30 décembre 2018.Dans le même temps, le responsable Afrique de l’Ouest d’Internet Sans Frontières, estime que malgré le toilettage entrepris par les autorités de Kinshasa, que la réglementation autour de l’industrie du cobalt est toujours faible en RDC. Ce constat est corroboré par de nombreux spécialistes qui constatent que cette situation est la résultante du fait que l’exploitation des minerais profite toujours plus aux multinationales depuis la période coloniale.

Pour les grandes firmes de l’électronique, l’intérêt des accumulateurs au lithium réside dans le fait qu’ils offrent une plus grande densité d’énergie par rapport aux autres techniques de stockage de l’énergie. De plus, les batteries ou accumulateurs au lithium, permettent de transformer l’énergie électrique en énergie chimique pendant la charge. Pendant la décharge, de tels accumulateurs permettent tout aussi bien de restituer l’énergie sous forme électrique. Tous ces avantages permettent ainsi d’insérer ces batteries dans de nombreux appareils électroménagers. De fait, en tant que premier métal du tableau périodique des éléments de Mendeleïev, le lithium grâce à sa légèreté, est très prisé dans l’industrie électronique. En se basant sur les travaux de Goodenough , le japonais Akira Yoshino mettra au point la première véritable batterie Li-ion en 1985. Toutefois au lieu d’utiliser une anode au lithium, un dispositif fortement réactif, Akira Yoshino  utilisa le coke. Ce matériau carboné est tout aussi capable de s’intercaler aux ions lithium et les recherches du  japonais se révéleront très satisfaisantes. Par le biais de ces travaux, Akira Yoshino était parvenu à créer  une batterie légère, hautement résistante et pouvant être chargée des centaines de fois. Commercialisées pour la première fois en 1991, les batteries lithium-ion sont à présent disponibles dans les coins les plus reculés du village planétaire.

En Afrique, continent qui fait parfois office de précurseur dans le secteur de la téléphonie mobile,  ces batteries s’arrachent comme de petits pains et  725 millions d’Africains pourraient détenir un Smartphone d’ici 2020.Ces statistiques font réagir, Qemal Affagnon, le responsable Afrique de l’Ouest d’Internet Sans Frontières qui déclare : «Le prix Nobel de chimie 2019 récompense un secteur de la recherche qui est en train de  révolutionner nos usages technologiques.» Et Qemal Affagnon de poursuivre : «En Afrique, les batteries au lithium sont partout dans les Smartphones et elles ont encore une belle marge de progression car à Cotonou, Dakar ou Lagos tout le monde possède déjà un mobile, voire plusieurs, aujourd’hui ».Tirée par une demande en hausse, la production mondiale de lithium ne cesse de croître sur le plan mondial ces dernières années. Dans les laboratoires de recherche, les travaux sur la composition des matériaux destinés à la cathode et à l’anode se poursuivent mais les conclusions auxquels les trois lauréats du Prix Nobel de Chimie de cette année sont parvenus font toujours référence. Au niveau de la production , les fabricants de batterie s’efforcent désormais de ne garder qu’une part de cobalt aussi infime que possible dans la cathode pour des raisons de coûts et d’éthique. On note également une amélioration au niveau des procédés de production. De fait, les anodes ne sont plus à base de coke, mais en graphite. Il arrive aussi que certaines anodes qui servent à la fabrication des batteries soient fabriquées à partir d’un mélange de graphite et de silicium.  Malgré un succès incontestable qui devrait grimper davantage surtout avec l’essor des objets connectés et l’économie de la mobilité, les batteries au lithium soulèvent de nombreuses problématiques environnementales et sociales. Dans de nombreux pays, ces problèmes sont liés aux conditions sauvages d’extraction des minerais, à la fabrication et au recyclage des appareils électroniques mais aussi à la protection de l’impressionnante quantité de données que ces appareils sont en mesure d’enregistrer.

Laurent Batonga

Contribution