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Un nouveau type d’aluminium pour sauver le monde d’une pénurie de cuivre

Crédits : Akhmad Bayuri / iStock

Parfois surnommé le « nouveau pétrole », le cuivre fait l’objet d’une demande en augmentation, une tendance qui sera la même durant les prochaines décennies. Toutefois, la pénurie guette, surtout que ce matériau est une composante importante des projets visant à atteindre les objectifs climatiques mondiaux.

Demande en hausse et pénuries à venir

Le cuivre est très présent dans notre quotidien, notamment dans nos réseaux électriques ainsi que dans nos objets connectés. L’ensemble des secteurs industriels mondiaux y a recours, sans oublier les technologies vertes. Néanmoins, le cabinet S&P Global annonçait récemment dans une étude que la demande en cuivre augmente et devrait même doubler d’ici à 2035. Sans grande surprise, cela induirait alors d’importantes pénuries inédites à l’échelle globale.

Le cuivre pose question, car ce métal est important pour la transition écologique. Quelques chiffres laissent malheureusement place au pessimisme, comme le fait qu’une voiture électrique a besoin de quatre fois plus de cuivre qu’un véhicule à combustion. Citons également les éoliennes géantes dont la fabrication nécessitera plus de cinq mégatonnes de cuivre. Or, en cas de pénurie, le coût du métal ne cessera d’augmenter.

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Crédits : Alexas_Fotos/Pixabay

Vers un nouveau genre de cuivre ?

Et si les futures pénuries de cuivre n’étaient pas une fatalité ? Certains chercheurs spécialistes des matériaux mènent des recherches, notamment au Pacific Northwest National Lab (États-Unis), comme l’explique Wired dans un article du 14 juillet 2022. Au cœur de ces recherches, nous retrouvons un autre métal : l’aluminium. L’objectif des scientifiques est en effet de conférer à ce matériau une conductivité qui n’existe pas pour l’instant.

Rappelons que le flux d’électrons des métaux, des électrons non rattachés à un atome en particulier, leur offre cette conductivité tant recherchée. Habituellement, les chercheurs tentent de purifier les métaux conducteurs afin d’optimiser les performances. Cependant, Keerti Kappagantula du Pacific Northwest National Lab tente de modifier leurs propriétés moléculaires afin d’obtenir de nouvelles capacités. Ainsi, en ayant recours a des nanotubes de carbones et du graphène, la scientifique tente de mettre au point un nouveau genre de cuivre en partant de l’aluminium.

Le fait est que si la conductivité lui fait pour l’instant défaut, l’aluminium a tout de même des caractéristiques intéressantes. Il est bien moins onéreux que le cuivre et est surtout plus facile à exploiter. Rappelons au passage que les réserves de cuivre sont de plus en plus difficiles d’accès.

Recours à la fabrication en phase solide

Les nanotubes de carbone et le graphène offrent une bonne conductivité. En revanche, il est obligatoirement question de se pencher sur la conception moléculaire afin que les atomes puissent passer d’un matériau à un autre. Or, l’habituel procédé de fabrication de l’aluminium comportant entre autres une étape de chauffe à plus de 1 000°C pourrait détériorer, voire détruire le carbone que l’on tenterait d’y ajouter.

Ainsi, Keerti Kappagantula essaye d’autres techniques, comme la fabrication en phase solide. Ici, l’objectif est d’utiliser un procédé ayant recours à la force et à des frictions afin d’intégrer le carbone à l’aluminium sans détérioration. Autrement dit, il s’agit de contrôler précisément la distribution moléculaire des éléments de carbone dans le métal. Le processus est long et les résultats sont pour l’instant timides, bien qu’encourageants. Keerti Kappagantula tente progressivement de produire des pièces de plus en plus volumineuses. Alors que la pénurie est proche, ces recherches donnent de l’espoir bien que le chemin reste encore très long.