KID REPORTERS saison 3, épisode #6 : Les piles et batteries

LE REPLAY

Nos kidreporters en classes de CM2 à l’école Tamahana d’Arue ont invité un professeur de physique de l’université dans leur classe. Ils se sont ensuite rendus chez Fenuama, puis Technival qui organisent le recyclage des piles et batteries usagées.

Le déplacement des électrons…

En résumé une pile, c’est des électrons qui se déplacent par un fil de la borne – à la borne +, et à l’intérieur de la pile il y a une réaction d’oxydo-réduction, mais ça veut dire quoi ? Comment ça marche ? Et c’est quoi un électron ?

C’est une petite particule, très petite, très très très très petite… 1 million de fois plus petit que le diamètre d’un cheveu ! Les électrons gravitent autour d’un noyau composé de protons et de neutrons. Ensemble ils forment un atome.

Ces atomes sont la base de toute matière, objet ou être vivant, de l’infiniment petit à l’infiniment grand. Tout ce qui est autour de nous, sous la forme solide, liquide ou même gazeuse, mais aussi tout ce qui compose notre corps est fait d’atomes. Notre monde est fabriqué à partir d’une centaine d’éléments chimiques seulement, que l’on classe à partir de 1869 dans un tableau, le fameux tableau de Mendeleïev, le tableau périodique des éléments. Au total, il existe 118 types d’atomes identifiés par l’atome, dont 94 naturels, présents sur Terre.

Un peu d’histoire : Démocrite, Volta, John Daniell…

C’est le philosophe grec Démocrite, qui est le premier en 450 av JC, à faire l’hypothèse que toute matière est composée d’atomes. Sa théorie est écartée pendant plusieurs siècles, notamment par Platon et Aristote.

Ce n’est qu’à la fin du XIXè siècle que les physiciens peuvent observer les atomes au microscope. Les scientifiques ont donc découvert que si on rapproche certains atomes, les électrons les plus éloignés n’aiment pas du tout rester en place. ils peuvent quitter leur atome pour rejoindre un autre atome !

On les appelle les électrons libres. Ce déplacement entraîne alors de l’énergie et donc de l’électricité. … L’électricité, c’est transformer de l’énergie chimique en énergie électrique.

La toute première pile a été inventée un peu par hasard… Le savant Galvani faisait des expériences sur des cuisses de grenouilles qui bougeaient lorsqu’on les touchait avec des pinces de zinc et de cuivre.

Mais Alessandro Volta qui était à côté s’est dit, ce n’est pas la grenouille qui produit le courant, c’est le zinc et le cuivre. Le zinc est un atome qui prête facilement ses électrons, alors que le cuivre est un atome qui va attirer les électrons. Donc il a fait cette expérience, il a empilé cuivre et zinc, papier imbibé d’eau salée, il a fait une pile c’est ce qui a donné le nom à cette source d’énergie. Il a même présenté son invention à Napoléon en 1801 !

Regardez notre replay pour avoir la méthode de fabrication de votre propre pile comme Volta ! On peut aussi remplacer l’eau salée par du vinaigre ou du citron. Et le zinc par de l’aluminium.

Ensuite, en 1836, John Daniell améliore l’invention de Volta afin de fournir de l’énergie plus longtemps. Sa forme n’est plus un empilement, mais le principe est le même que nos piles modernes : deux métaux différents (les électrodes) et un liquide conducteur (l’électrolyte). Et le nom “pile” est resté.

Piles salines, alcalines, au lithium… et bientôt à hydrogène !

Les électrons de zinc sont attirés par le cuivre, ils passent par le fil et allument l’ampoule. Les ions zinc à qui il manque des électrons partent dans l’électrolyte, la plaque de zinc diminue.  Et de l’autre côté, les nouveaux électrons du cuivre se mixent avec les ions de l’électrolyte et provoquent un dépôt de cuivre. C’est ça une réaction d’oxydo-réduction.

Pour faire marcher un appareil, il faut de la tension et du courant. La tension, qu’on mesure en Volts, est la force envoyée pour faire circuler les électrons. Et le courant, ou l’intensité, qu’on mesure en Ampères, c’est la quantité d’électrons qui circulent dans le fil. Ainsi les piles rondes classiques offrent 1,5 Volt de tension, les piles carrées 9V ! C’est un peu comme l'eau dans une gouttière / rivière. La hauteur d’eau serait la tension, la quantité d’eau serait le courant. Plus la pente est forte, plus l’eau coulera vite et fort.

Les fabricants de pile utilisent des alliages encore plus performants et plus rentable bien sûr ! Ainsi les piles alcalines fonctionnent avec du zinc (Zn) et du dioxyde de manganèse (MnO₂). L’électrolyte se compose principalement de d’hydroxyde de potassium.

Les piles salines avec du zinc et du charbon. Mais elles sont les moins performantes Il faut 5 piles salines pour produire la même quantité d'énergie qu'une pile alcaline !
Les piles au lithium. Ce sont des piles qui ont une plus grande durée de vie mais elles s’épuisent rapidement en fin de charge. 

Les petites piles boutons que l’on trouve dans les montres, les calculettes avec de l’Oxyde d’argent et du zinc

Mais la technologie avance…  Sont en train de se développer les piles à hydrogène. Ce sont des piles à combustibles. On rentre de l’hydrogène et de l’oxygène. En sortie on a de l’eau. Quand on n’a plus d’hydrogène, on en rajoute, comme de l’essence.

Et les batteries ?

La batterie, c’est tout simplement un ensemble d’accumulateurs. Celles des téléphones et des appareils électroniques sont en général au lithium Celles des voitures sont en général au plomb.

Comme une pile, la batterie se décharge. Mais quand elle est vide, grâce au courant électrique de la prise ou au moteur de la voiture, on peut renvoyer des électrons qui rechargent la batterie. Et on peut de nouveau la vider ! On a inventé en 1860 la 1ère batterie au plomb qui a permis de faire rouler une voiture électrique, notamment une voiture connue qui s’appelle la « Jamais Contente ». Elle sera la première voiture à atteindre les 100 km/h !

Une batterie, c’est le même principe qu’une pile, c’est-à-dire que l’énergie est produite par le déplacement d’électrons d’un atome vers un autre atome, sauf que les batteries et les piles rechargeables sont basées sur un système réversible, c’est-à-dire qu’en ajoutant des électrons dans l’électrolyte la réaction chimique s’inverse. Ainsi on recharge la batterie, puis on peut de nouveau la vider.

Collecter pour recycler

Rechargeables ou pas, il est important de ne pas jeter ses piles et batteries n’importe où, car les piles sont très dangereuses pour l’environnement.

Dans les piles et batteries, il y a du plastique et du papier, mais aussi et surtout de nombreux métaux lourds qui peuvent être toxiques pour les êtres humains et plus largement pour tous les êtres vivants, et très polluants pour les sols notamment : nickel, cadmium, mercure, plomb, zinc, lithium, etc. 

Une pile non recyclée, jetée dans la terre, polluera pendant 50 ans le sol et les plantes autour d’elle… Les piles peuvent aussi provoquer un incendie au centre d’enfouissement Fenua ma de Paihoro. 

Des bornes à piles sont installées dans les écoles, les magasins, les stations-service… Fenua ma vient ensuite les récupérer, une fois par mois dans les écoles.

Pour les batteries usagées au plomb – celle qu’on utilise pour démarrer les moteurs de voitures - un certain nombre de stations-services sont équipées de bacs à batteries. Les équipes de Fenua ma passent les récupérer tous les mardis.

ll y a aussi les médicaments usagés, les ampoules et néons, les huiles de moteurs, les fusées de détresse, le verre… Pour tous ces déchets, Fenua ma a mis en place une rubrique géolocalisation des points de tri avec tous les horaires et contacts sur son site internet www.fenuama.pf

Une fois collectées, Fenua ma dépose les piles et batteries chez Technival qui se charge de la suite du travail.

Les batteries sont d’abord rangées sur la palette, puis filmées pour ne plus bouger. Ca s’appelle la palettisation. Et enfin, elles sont sanglées. Ca s’appelle le cerclage.

Puis elles sont stockées, prêtes à repartir dans un conteneur vers d’autres pays qui se chargeront de les recycler. Les principaux pays importateurs sont la Nouvelle-Zélande, la Corée et la France.

Quant aux piles, elles sont triées à la main dans trois fûts : piles alcalines et salines, piles lithium et piles nickel-cadium. Un fût de 200 litres plein pèsera à peu près 300 à 400 kilos.

Une fois le fût rempli, comme pour les batteries, on met sur palette, on filme, on cercle, on les envoie dans des conteneurs, et on les embarque sur des cargos qui les acheminent jusqu’à des centres de traitement des piles. Mais avant de les envoyer, il y a une règlementation internationale très stricte qui contrôle le mouvement des déchets dangereux et leur élimination.

Il faut donc obtenir un permis délivré auprès des autorités gouvernementales du pays exportateur et des autorités gouvernementales du pays importateur. Le prix d’achat des piles et batteries est un montant fixé mondialement.

Aujourd’hui depuis 2021 on exporte de façon stable un conteneur de piles par an. Ça représente en gros entre 25 et 30 tonnes de piles usagées.

Et après, comment les piles et batteries sont transformées ?

Plusieurs techniques existent. Mais la plus connue commence par une étape de broyage pour essayer de séparer les différentes matières : la matière plastique et papier, la matière métallique, et la matière avec des métaux lourds, nobles, qu’on va revaloriser. On appelle ça de la poudre noire, de la black mass. Cette black mass va être travaillée sous deux techniques : de l’hydrométallurgie ou de la pyrométallurgie. Donc soit on fait monter en température et après avec les gaz et les rejets, on peut récupérer les métaux intéressants, ou soit par hydrométallurgie, on va plonger cette matière noire dans des bains chimiques et avec des réactions chimiques on va pouvoir extraire ce qui nous intéresse.

Les métaux ainsi récupérés (nickel, cadmium, zinc, manganèse, mercure…) peuvent servir à la fabrication de nouveaux biens de consommation de notre quotidien comme : des piles et des batteries neuves, des tuyaux de cuivre, des pièces automobiles (acier, aluminium), des gouttières (zinc), des articles ménagers (acier inoxydable), des vélos (fer, aluminium, cuivre, nickel, …), des clés (fer, nickel), etc. Le reste sera placé en centre de stockage des déchets ultimes de manière à ne pas contaminer l'environnement.

Kidreporters :

Présentateur Kid reporters : Haumatai GOULET

Classe de CM2 de Titaina Labbeyi-Cassel, à l’école Tamahana d’Arue

Anuhea TAVITA

Aumoana SALMON

Claire ANTHONIOZ

Hanivai VERNAUDON

Heremana CRAWFORD

Hina JOCAILLE

Hereani PENI

Imivai MATAOA

Kaelyn LEE

Kealani PATER

Lily SAUVOT

Manakiva SIU

Mananui TINITUA

Manuarii PHILIPPE

Matatevai VERNAUDON

Matavai MATAITAI

Maya DEGREZ

Meheiani AVAEORU

Mehiti FOUGEROUSE

Moemoeaanaia LITCHLE

Niuhiti TETAINANUARII

Onohea CHAMORIN

Raiatea LE FOC

Tauarii SUI

Tiarani AH MIN DRUET

Tom ANJUBAULT

Tuarae TAVANAE

Vailani TEMARIIAUMA

Personnes interviewées :

Pascal Ortega, professeur de physique à l’Université de Polynésie

Francis Arai, chargé de communication et de sensibilisation dans les écoles pour le syndicat Fenua ma en charge de la gestion, la collecte, et le traitement des déchets en Polynésie française

Jade GESKIS, Responsable Qualité /Hygiène / Sécurité / Environnement er Responsable de la Communication externe de Technival

Karine RANDRIAMBAO, Responsable des Exports de Technival

Pierrick DUVAL, Directeur Commercial, Responsable du service Déchets Spéciaux de Technival

Remerciements :

Gaëlle LATOUR, Directrice de l’école élémentaire Tamahana d’Arue

Wendy HAREA, principale du collège d’Arue

Mairie d’Arue

Aleksander Leroyer

Elena Leroyer

Juliette Le Breton

Réalisation, tournage, montage, infographie, post-prod :

Hélène LEROYER-GOULET – KIDREPORTERS + participation des kid reporters

Générique, infographie, post-prod :

LUCID DREAM, Larry KUPPER et Leo BUCHHEIT

Enregistrement plateaux :

Studio DGEE – Remerciements à Samantha BONET-TIRAO, Mihimana ROTA, Maryel TAEAETUA-PEREZ, Jean-Luc DI GIORGIO, Henri-Emmanuel HERVEGUEN, Yann TAAE et toute l’équipe de la DGEE

Musique du générique créée par LES COMPTINEURS DE TAHITI

Remerciements à Christine Vinolo, Jérôme Descamps et Oscar Descamps

Production :

API ORA Production – Remerciements à Aurélie THOREZ, Marie CAULLIEZ, Herenui CAVE-GERMAIN, Nelly TUMAHAI

Diffusion :

Polynésie la 1ère – Remerciements à Gérard Hoarau, Gérald Prufer, Eric Joho, Fabrice Juste, Stella Taaroamea, Hervé Cartelet.

Cette œuvre a bénéficié du soutien de la Polynésie française