RYOHEI MORI – Cet ingénieur japonais arrivé à Bienne en 2023 inaugure cet automne un laboratoire au sein du SIPBB. Pour développer la réutilisation de batteries lithium-ion usagées sans devoir les retransformer. Gain de temps, durabilité, efficience. Le CEO et fondateur de Green Science Alliance (GSA) vise en particulier l’industrie européenne de la batterie avec des prix plus bas.
«Mon grand-père a fondé Fuji Pigment le 1er mars 1938 dans la ville de Kawanishi, située dans la préfecture de Hyogo. C’est dans cette PME familiale que j’ai commencé ma carrière de chercheur avant d’en reprendre la direction», nous confie le Dr Ryohei Mori, amoureux de la précision. Nous avons contacté cet ingénieur japonais suite à l’annonce de la création de son laboratoire à Bienne. À la clé, une collaboration avec l’équipe du Swiss Battery Technology Center (SBTC) au sein du Swiss Innovation Park Biel/Bienne. Un grand plus pour les deux parties et pour la Suisse.
Comment tout a commencé? En 2023, suite à une invitation lancée par l’ambassade de Suisse au Japon pour un voyage exploratoire en Helvétie innovante, Ryohei Mori noue de nombreux contacts et visite différents sites voués à l’innovation. Finalement, il se décide pour Bienne plutôt que l’Allemagne. «J’ai tout de suite vu que mes interlocuteurs saisissaient ce que je voulais faire et quels étaient mes besoins.»
Trois ans plus tard, le laboratoire fonctionne et permettra de poursuivre les recherches en vue d’une application à échelle industrielle – en particulier pour l’industrie automobile européenne.
L’intéressé nous résume à grands traits sa trajectoire dans le monde de la chimie et des technologies en faveur de l’environnement. Licence en biologie à l’Institut de technologie de Kyoto (1997) et master à l’Université de Kyoto (1999), suivi d’un doctorat en ingénierie et ingénierie moléculaire dans la même université (2005). Et sans oublier des séjours d’étude aux États-Unis, dont le prestigieux programme de gestion générale de la Harvard Business School (2021). En début de carrière, on le trouve notamment chez Nissha Company, puis comme ingénieur commercial et traducteur à Oulu, en Finlande. Traduire en solutions et jouer le rôle d’un passeur entre science et industrie.
Au sein de l’entreprise familiale, il lance en 2010 Green Science Alliance (GSA), spin-off de Fuji Pigment spécialisée dans les technologies durables et neutres en carbone. C’est une antenne de cette même GSA qui s’est installée à Bienne. Mais le Dr Mori a de nombreuses autres cordes à son arc. Il est aussi président de Quantum Materials Technology, spécialisée dans le développement des points quantiques. Il nous en dit un peu plus dans l’interview qu’il nous a accordée.
Ryohei Mori: Jusqu’ici, le recyclage de batteries lithium-ion produisait une poudre sombre appelée black mass en anglais. Cette masse noire contient des matériaux précieux issus d’électrodes qui jouent un rôle essentiel dans le stockage et la restitution de l’énergie. Lors d’un recyclage conventionnel, des acides ou des bases sont notamment utilisés pour dissoudre le mélange et récupérer les différents métaux qui le composent. Ceux-ci doivent ensuite subir plusieurs transformations avant de pouvoir être utilisés pour fabriquer de nouvelles batteries. C’est très long, coûteux et peu respectueux de l’environnement. Nous voulons changer la donne. C’est là que nous innovons.
GSA cherche à régénérer directement les matériaux actifs récupérés dans la masse noire pour pouvoir les réutiliser sans attendre dans de nouvelles batteries. Ce procédé vise à simplifier le recyclage et à économiser des ressources. Les premiers résultats sont prometteurs: les batteries fabriquées avec des matériaux de cathode régénérés par GSA ont atteint plus de 90% de la capacité de batteries neuves du même type. De plus, notre procédé fonctionne pour les batteries de type nickel-manganèse-cobalt (NMC) et lithium-fer-phosphate (LFP).
Nous collaborons étroitement avec l’équipe du Swiss Battery Technology Center (SBTC). Nous partageons notre technologie de recyclage tandis que le SBTC met à contribution son expertise scientifique et son infrastructure. Nous avons choisi Bienne comme point d’ancrage pour notre expansion européenne. En plus de la collaboration scientifique, nous bénéficions du réseau de partenaires industriels, de start-ups et d’institutions de recherche du SIPBB. Ces contacts pourraient faciliter le passage du laboratoire à une application industrielle.
Avec notre partenaire biennois, nous allons analyser les matériaux régénérés, fabriquer des électrodes et des cellules de batterie ainsi que tester les performances de ces éléments. L’objectif est d’évaluer le potentiel de cette technologie pour une utilisation industrielle à grande échelle. Si le procédé fait ses preuves à l’échelle industrielle, il pourrait réduire fortement les ressources nécessaires au recyclage des batteries, limiter le recours à de nouvelles matières premières et contribuer à une industrie européenne des batteries plus durable. Il serait alors possible de réduire le prix de la batterie.
Oui, sous la forme d’un chèque d’innovation d’Innosuisse qui soutient les premiers travaux de recherche communs et pose les bases d’une éventuelle collaboration à plus long terme.
Nous développons toutes sortes de matériaux et de technologies en faveur d’une société plus durable. Nos activités comprennent notamment les matériaux respectueux de l’environnement, les alternatives végétales, biologiques et d’origine biologique aux produits pétroliers, les batteries rechargeables, les piles à combustible, les cellules solaires, les points quantiques, les réseaux métallo-organiques (MOF) et les solvants eutectiques profonds.
Les points quantiques sont des nanoparticules artificielles extrêmement minuscules, dont le diamètre est généralement compris entre 10 et 10’000 atomes ou molécules (1 à 9 nanomètres), soit moins d’un dix-millième de l’épaisseur d’un cheveu humain. On les appelle parfois «atomes» ou «molécules» artificiels. Les scientifiques qui ont découvert et mis au point ces points quantiques ont reçu le Prix Nobel de chimie en 2023.
Cette structure ultraminuscule offre des capacités uniques, notamment celle de convertir la lumière en pratiquement n’importe quelle couleur du spectre visible avec un rendement très élevé. À cette échelle, les niveaux d’énergie des électrons ne sont plus continus et sont séparés en raison d’un phénomène physique appelé «effet de confinement quantique». Les caractéristiques électroniques des points quantiques sont déterminées par cet effet de confinement quantique, en fonction de leur composition chimique, de leur taille et de leur forme, de sorte que la longueur d’onde de la lumière émise dépend de ces caractéristiques. Les propriétés uniques des points quantiques peuvent être mises à profit dans les cellules solaires, les écrans, l’imagerie biologique, la recherche sur le cancer, les cristaux photoniques, les lasers, les LED, la photosynthèse artificielle et les ordinateurs à points quantiques.
Actuellement, la GSA et moi-même travaillons notamment au développement de composites à base de points quantiques (avec de la résine, du plastique, de la silice) et de points quantiques synthétisés à partir de divers types de déchets organiques (déchets de bois, déchets agricoles, déchets d’algues, déchets alimentaires, déchets d’élevage, etc.) pouvant être utilisés comme pesticides d’origine naturelle, répulsifs, matériaux antibactériens et engrais.
Les MOF (structures métallo-organiques, ndlr) sont synthétisés en tant que matériaux ultraporeux grâce à la modification de leur métal et de leur ligand organique (liaison carbone, ndlr) ainsi que de la forme et de la taille des pores. La taille des pores pouvant être contrôlée à l’échelle inférieure au nanomètre, les MOF possèdent une très grande surface spécifique (1000 à 9000 m²/g). Par rapport aux matériaux poreux classiques tels que le charbon actif, la silice mésoporeuse et la zéolite, les MOF permettent de concevoir artificiellement la structure, la surface spécifique, la forme et la taille des pores au niveau moléculaire, ainsi que de créer des matériaux fonctionnels de haute dimensionnalité dotés d’une structure complexe.
Les applications des MOF peuvent inclure l’adsorption et la séparation des gaz (H2, méthane, CO2, etc.), la sélection et le stockage d’ions et de molécules, l’adsorption d’ions métalliques, les catalyseurs solides, la libération contrôlée de gaz, les récipients synthétiques nanométriques, les capteurs, les matériaux pour batteries, l’adsorption de vapeur d’eau, etc.Actuellement, la GSA et moi-même travaillons notamment au développement d’applications des MOF pour les électrodes de batterie, la récupération de l’eau à partir de l’air, la photoréduction du CO2 (photosynthèse artificielle), la liste est longue!
Le solvant eutectique profond (DES) est un solvant présentant des caractéristiques similaires à celles d’un liquide ionique. Il s’agit d’un mélange eutectique (du grec eutektos, qui fond aisément, ndlr) composé d’acides de Lewis ou de Brønsted et de substances basiques.
Parmi les solvants eutectiques profonds, ceux d’origine naturelle sont appelés «solvants eutectiques profonds naturels» (Nades). Ils ont récemment attiré l’attention en tant que solvants de nouvelle génération issus de la chimie verte. Les DES trouvent des applications dans les électrolytes de batteries, l’extraction de composants naturels à partir de plantes, l’extraction de métaux, comme solvants pour la synthèse organique, l’adsorption de gaz, la dissolution de la cellulose, de la lignine, des plastifiants.
Là aussi, la liste est longue! Actuellement, je travaille notamment au développement d’une lotion cosmétique à base de Nades.
Interview:
François Othenin-Girard
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