Déchets nucléaires, diamants et comment ils peuvent révolutionner les batteries des smartphones
La science-fiction est devenue réalité alors que nous transportons des téléphones qui agissent comme de petits ordinateurs dans nos poches. Pourtant, même à mesure que la technologie progresse, nous sommes freinés par la source d'alimentation derrière la technologie, ce qui limite les avantages que représentent ces appareils. A partir du moment où l'on allume un appareil, l'horloge tourne à mesure que la batterie se dégrade et perd de sa capacité . Au quotidien, s'assurer qu'une batterie est chargée et prête à fonctionner est un véritable casse-tête, et nous oublions tous de temps en temps de la brancher pendant la nuit.
Pour moi, en tant que créateur de contenu et avec des caméras, des drones , des tablettes , des microphones et d'autres appareils à garder chargés, cela peut devenir une corvée de s'assurer que tous mes appareils électroniques fonctionnent quand j'en ai besoin. Pour aggraver les choses, dans de nombreux téléphones et autres appareils mobiles, le remplacement de la batterie est difficile, voire carrément impossible. Mais une solution se profile à l'horizon. Un jour prochain, une révolution des batteries arrivera en utilisant une combinaison improbable de déchets nucléaires et de diamants.
Pourquoi les batteries de téléphone d'aujourd'hui sont un problème
Du début à la fin du cycle de vie de nos appareils électroniques, les batteries posent de nombreux problèmes. L'extraction du lithium et d'autres composants des batteries que nous utilisons actuellement est une entreprise sale et destructrice, tout comme le raffinement de ces matériaux rares. À mesure que la demande augmente, ces impacts affecteront de plus en plus nos paysages sauvages avec des conséquences potentiellement désastreuses.
Une fois que nos batteries sont mortes, elles et les appareils qu'elles alimentent finissent souvent par pourrir dans des décharges . Parfois, nos déchets électroniques sont expédiés à l'étranger, où ils sont ensuite récupérés ou brûlés de manière inexperte, et finissent dans l'air et dans l'eau. Seul un petit pourcentage de nos appareils électroniques mis au rebut sont réellement recyclés de manière responsable. Si seulement les batteries ne se dégradaient pas si rapidement, ces déchets pourraient être considérablement réduits.
Comment la technologie nucléaire pourrait être notre solution
De toutes les nouvelles technologies de batterie prometteuses sur lesquelles on travaille aujourd'hui, la plus excitante doit être les batteries nucléaires. Non seulement ces batteries dureraient potentiellement des dizaines, des centaines, voire des milliers d'années, mais elles généreraient également leur propre énergie à partir des radiations. Dans un avenir pas si lointain, nos batteries pourraient non seulement durer plus longtemps que nos téléphones et peut-être dépasser notre propre durée de vie plusieurs fois, mais elles n'auraient jamais besoin d'être rechargées.
Comme si le concept de piles nucléaires ne pouvait pas sembler plus fou, celles qui pourraient un jour se retrouver dans nos téléphones et nos voitures seraient en réalité constituées de nanodiamants artificiels. Appeler la science derrière ces batteries au nanodiamant complexe est un euphémisme. Essentiellement, dans les termes les plus simples possibles, les éléments radioactifs sont extraits des déchets nucléaires et enfermés dans des diamants par dépôt chimique en phase vapeur. Le diamant agit alors comme un transducteur pour transformer le rayonnement en électricité.
En plus de la longévité et de la capacité d'auto-charge, les batteries nucléaires révolutionneraient la conception des smartphones. Ils rendraient les ports de charge inutiles, de sorte que les téléphones pourraient être entièrement étanches et rendus beaucoup plus résistants que jamais. Il est également concevable, à mesure que les diamants artificiels deviennent moins chers à produire, que nos téléphones soient bientôt recouverts de diamants et donc pratiquement indestructibles.
Au-delà des téléphones, ces batteries nucléaires pourraient potentiellement alimenter tous les appareils électroniques que nous utilisons aujourd'hui. Des montres intelligentes et des écouteurs aux voitures, drones et même robots. Une fois que vous commencez à y penser, vous vous rendez compte que les batteries au nanodiamant ont le potentiel de changer de nombreux aspects de notre technologie qui sont freinés par les limites de notre conception de batterie actuelle, profondément défectueuse.
L'entreprise qui essaie de faire des batteries nucléaires une réalité
L'une des principales entreprises développant cette technologie est NDB , un acronyme qui signifie "Nano Diamond Batteries". Dans les mots du PDG de NDB, le Dr Nima Golsharifi, lors d'une interview pour un épisode du podcast Energy Cast : « En termes métaphoriques, c'est similaire aux panneaux solaires ; la différence est que NDB génère de l'électricité en utilisant le rayonnement des matières radioactives au lieu de la lumière du soleil »
Les batteries au diamant sont également une solution possible aux problèmes longtemps négligés liés à l'élimination des déchets des centrales à fission nucléaire. D'énormes quantités de ce matériau hautement dangereux existent partout dans le monde, et son stockage ou son élimination coûte incroyablement cher. Mais ces déchets sont aussi riches en énergie, et c'est ce qui alimente les batteries nucléaires que NDB est en train de développer.
Comme le dit le Dr Golsharifi : "Les solutions NDB, et le but de notre société, est de faire bon usage de ces sous-produits et de résoudre les problèmes de déchets nucléaires, et à leur tour d'aider l'environnement en promouvant l'énergie nucléaire qui est une source propre, et à son tour soutenir la société en créant une sorte d'économie circulaire.
Bien sûr, une question logique que vous pourriez bien vous poser est de savoir si ces batteries sont sûres ou non . Il y a une stigmatisation autour de tout ce qui a à voir avec l'énergie nucléaire, qui est un obstacle potentiel à l'adoption de cette technologie, mais le Dr Golsharifi pense que cette peur peut être surmontée par l'éducation : « Peu de gens savent que la plupart des détecteurs de fumée contiennent des matières radioactives ; pourtant, ils les ont à la maison sans aucun problème.
Le rayonnement des batteries nucléaires est enfermé en toute sécurité dans ces minuscules diamants. «Nous avons un système de verrouillage du transducteur qui empêche l'accès à l'isotope en vrac et son utilisation à des fins autres que la source d'alimentation du NDB. Nous le faisons spécifiquement par l'implantation ionique à l'échelle nanométrique de radio-isotopes au sein de notre structure, ce qui nous permet de répondre à diverses exigences de sécurité des consommateurs », explique le Dr Golsharifi.
NDB a effectué des recherches approfondies pour s'assurer que ses batteries sont suffisamment sûres pour être utilisées dans des produits tels que les téléphones et les voitures. À bien des égards, les batteries NDB ne produisent pas d'émissions ou de rayonnements nocifs. Les batteries nucléaires composées de diamants presque indestructibles sont probablement plus sûres que les batteries lithium-ion, connues pour exploser et prendre feu.
Une autre question pertinente est le coût. Après tout, nous parlons d'un produit composé à la fois de diamants et de matières nucléaires. Cependant, le coût est déjà en baisse, passant de 2,4 millions de dollars par kilogramme à 40 000 dollars en 2018 (selon le Dr Golsharifi). NDB s'attend à ce que le prix baisse encore davantage avec la production de masse, commençant par être plus cher que le lithium-ion et diminuant avec le temps, pour finalement être à un prix compétitif avec le lithium-ion.
Même si elles sont plus chères au départ que les batteries traditionnelles, ne seriez-vous pas prêt à payer un supplément pour un téléphone que vous n'avez jamais besoin de recharger ? Une voiture qui n'a jamais besoin d'être ravitaillée ? Des appareils qui non seulement ne s'épuisent jamais, mais qui revendent leur jus au réseau ou réduisent votre facture d'électricité domestique ?
Les batteries au nanodiamant n'ont jamais besoin d'être rechargées, durent plus longtemps que les appareils qu'elles alimenteraient, sont sans danger pour les produits de consommation et aideraient à répondre à la question séculaire de savoir quoi faire de nos déchets nucléaires.
Gadgets nucléaires à venir en 2023
Alors, quand pouvons-nous nous attendre à voir des batteries nucléaires arriver sur le marché ? NDB a déjà effectué des tests de validation de concept et a l'intention d'avoir un produit fonctionnel prêt d'ici 2023. Arkenlight , une autre société de batteries au nanodiamant, a déjà des batteries nucléaires de faible puissance en service dans les équipements de surveillance du volcan Stromboli et d'un site de déchets nucléaires au Royaume-Uni. Il faudra encore un peu de temps avant que les premières batteries au nanodiamant n'arrivent dans nos smartphones, et probablement beaucoup plus longtemps avant qu'elles n'alimentent nos voitures.
Même si nous finissons par attendre 5 à 10 ans pour que cette technologie se banalise, ce n'est pas le moment du tout pour une avancée aussi révolutionnaire. Bien sûr, il convient également de reconnaître à quel point une technologie de pointe comme celle-ci peut être imprévisible. Cependant, étant donné que la science sous-jacente est solide et que des implémentations mineures de ces batteries sont déjà sur le terrain, je vois une bonne raison d'être optimiste qu'un jour bientôt nos batteries dureront plus longtemps que nos téléphones et n'auront jamais besoin de être rechargé .