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Quiconque a eu entre les mains un billet de dix mille lires connaît le visage imprimé au recto : c'est celui d'Alessandro Volta, l'inventeur de la pile électrique. C'était en 1800.
Depuis lors, de grands progrès ont été réalisés et les appareils électriques sont désormais présents partout. Tellement répandues qu'il est désormais nécessaire d'avoir un endroit pour les recharger, et lorsqu'il n'y a pas de possibilité de se brancher directement sur le secteur, il faut un appareil portable capable de les alimenter : une batterie.
Depuis la fin du XXe siècle, les batteries lithium-ion se sont taillé la part du lion dans ce domaine. Elles sont capables d'alimenter tous les appareils du marché, notamment les ordinateurs, avec d'excellents résultats.
Avec le développement, en 1997, de nouvelles voitures électriques et/ou hybrides (les premières, bien que différentes, remontent à la fin du 19e siècle), ces batteries ont également été utilisées dans le domaine de l'ingénierie automobile, modifiant le concept même du véhicule à moteur, à tel point que certaines prévisions estiment que d'ici 2025, au moins 15 % des nouvelles immatriculations mondiales concerneront des voitures électriques. Toutes ces voitures auront toutefois besoin de batteries au lithium pour fonctionner, lesquelles contiennent en moyenne entre 20 et 30 kg de carbonate de lithium, ce qui représente une quantité de matériau sans précédent.
Où le trouver ? Dans l'un des endroits les plus secs et les plus inhospitaliers de la planète : le désert d'Atacama, en Amérique du Sud. Ce vaste territoire partagé entre le Chili, la Bolivie et l'Argentine possède le plus grand gisement de lithium au monde, dans le lac salé Salar de Atacama. Les grandes multinationales du lithium ont déjà jeté leur dévolu sur son exploitation intensive, car il contiendrait près d'un tiers des réserves mondiales de ce matériau.
Cependant, les conséquences environnementales et sociales pourraient être désastreuses : pour obtenir du lithium, il faut pomper l'eau du lac et l'évaporer dans d'immenses réservoirs pendant au moins 5 mois afin d'obtenir un liquide visqueux contenant 6% de lithium. Le concentré ainsi obtenu devrait ensuite être transporté par d'énormes pétroliers vers des complexes industriels pour obtenir du carbonate de lithium.
Un tel processus a déjà un impact considérable en soi et le tripler comme prévu signifierait la destruction du délicat écosystème du Salar, car la production de carbonate de lithium nécessite d'immenses quantités d'eau : quelque chose comme l'équivalent de 7 piscines olympiques par jour.
Les peuples indigènes ont rapidement réagi pour tenter d'empêcher une exploitation aussi inconsidérée, et le tribunal environnemental chilien a jugé que les plans de mise en conformité soumis par SQM, deuxième plus grand producteur de lithium au monde, étaient totalement insuffisants. En d'autres termes, SQM n'a pas pu démontrer par ses études qu'elle était capable de contenir ou de réduire les effets négatifs de son activité minière sur l'environnement et les personnes qui y vivent. Une première victoire qui ne la met pas à l'abri de certains retours de bâton de la part des multinationales.
Comment, dès lors, répondre aux besoins énergétiques des populations humaines tout en respectant l'équilibre environnemental de la planète Terre ? En utilisant un matériau connu de l'homme depuis plus de 10 000 ans : le chanvre.
Cela semble absurde, mais des études menées en 2014 par le professeur David Mitlin de l'Université d'Alberta, au Canada, ont montré que les supercondensateurs dont les électrodes sont fabriquées à partir de nanofeuilles de carbone à base de chanvre surpassent les supercondensateurs standard de près de 200 %.
Le graphène, un nanomatériau de carbone, est considéré comme l'un des meilleurs matériaux pour les électrodes de supercondensateurs. Ce graphène est toutefois extrêmement coûteux à produire, jusqu'à 2 000 dollars par gramme. À la recherche d'une solution moins coûteuse, des chercheurs canadiens ont mis au point un procédé permettant de convertir des déchets fibreux de chanvre en un nanomatériau unique, similaire au graphène mais dépassant les performances de ce dernier, avec des coûts de production qui seraient inférieurs à 500 dollars par tonne.
La biomasse, qui contient principalement des sous-produits de cellulose et de lignine, est largement utilisée comme matière première pour la production de charbon actif. Mitlin et son équipe ont décidé de tester la structure cellulaire unique du bâton de fibre de chanvre pour voir s'il peut produire des nanoplaquettes de carbone semblables au graphène.
Les déchets de fibres de chanvre ont été cuits sous pression à 180°C pendant 24 heures. Le matériau carbonisé ainsi obtenu a été traité avec de l'hydroxyde de potassium, puis chauffé à des températures allant jusqu'à 800° C, ce qui a entraîné la formation de nano-feuilles à la structure unique. Le test auquel ce matériau a été soumis a révélé qu'il est capable de fournir 49 kW de puissance par kg de matériau, soit près de trois fois plus que les électrodes commerciales standard, c'est-à-dire 17 kW/kg.
Les résultats de cette recherche présentent le chanvre comme la base d'une production facile à grande échelle de carbones de haute performance pour une variété d'applications différentes, y compris le stockage d'énergie, l'électronique portable, les sources d'alimentation ininterrompue, etc. Bien sûr, d'autres perfectionnements seront nécessaires pour parvenir à un stockage d'énergie au moins équivalent aux batteries déjà sur le marché, car ces supercondensateurs sont effectivement capables de stocker et de libérer rapidement de l'énergie (très utile dans les voitures électriques modernes) mais manquent de capacité.
Toutefois, il s'agirait d'un petit inconvénient par rapport à la perspective d'une production à un coût beaucoup plus bas mais surtout à un impact environnemental beaucoup plus faible que les batteries actuelles, profitant également du fait que les déchets d'un légume seraient utilisés, ajoutant à ces aspects positifs un problème d'élimination en moins.