Réduction des déchets chimiques et du CO2 des piles et des batteries – l’approche Maker

Nombreux sont les appareils du quotidien qui requièrent des piles électriques qu’il faut remplacer plus ou moins souvent. Au-delà du coût économique, c’est une source de déchets extrêmement dangereux pour la faune, la flore et les nappes phréatiques. Utiliser des batteries rechargeables ne résout pas le problème pour autant. Celles-ci, plus chères à l’achat, finissent par ne plus se recharger et se transforment en déchets chimiques toxiques.

Il y a certes des filières pour recycler les batteries. Mais, le recyclage est loin d’être la solution ultime, car tout n’est pas traité et on se retrouve malgré tout avec des déchets. En plus des produits toxiques, le CO2 émis par le processus de recyclage vient aggraver le problème de changement climatique. Cela s’ajoute aux émissions de gaz carbonique durant la production et le transport. Par ailleurs, dans le cas des batteries rechargeables, elles durent certes plus longtemps que les piles, mais il y a une perte d’énergie de l’ordre de 10% lors de chaque recharge. En effet, une partie de l’électricité utilisée par le chargeur est perdue sous forme de chaleur.

Dans cet article, je discute comment un maker peut traiter ce problème. La solution DIY est plutôt simple, bien que contre-intuitive. Elle permet de se débarrasser des piles et des batteries pour tous les appareils qui restent fixes au même endroit. Et ils sont nombreux que ce soit à la maison ou au travail. Regardez autour de vous !

Des câbles pour se débarrasser des piles et des batteries

La solution la plus efficace pour éliminer les déchets et d’éviter de les produire ! Branchez vos appareils sur le secteur chaque fois que possible, au lieu d’utiliser des piles. Malheureusement, tous les appareils ne disposent pas d’une prise électrique. Mais, ceci peut être corrigé grâce à un petit projet DIY.

Mais, avant d’aller plus loin, un petit rappel de sécurité. Comme nous devons brancher des appareils sur le secteur, nous devons être vigilants et savoir ce que nous faisons. Le voltage du secteur peut tuer un humain. Si vous n’êtes pas sûr, merci de demander l’aide d’une personne plus expérimentée.

Convertir le AC vers le DC

Les piles et les batteries fournissent du courant continu, noté DC de l’anglais Direct Current. Le voltage, mesuré en Volts (noté avec le symbole V), est stable et ne diminue qu’avec la décharge de la pile ou de la batterie.

Les prises murales fournissent du courant alternatif, noté AC de l’anglais Alternating Current. Son voltage monte et descend de manière cyclique 50 ou 60 fois par seconde. Cela correspond au 50 Hz ou 60 Hz que vous pouvez lire sur les plaques signalétiques de certains appareils. Hz est le raccourci de Hertz qui est l’unité qui indique la fréquence. 1 Hz est la fréquence qui correspond à un 1 cycle par seconde.

Le voltage AC du secteur est élevé. Il monte jusqu’à 110 Volts  ou 230V suivant les pays. Alors que la plupart des appareils nécessitent moins de 20 Volts DC. Par exemple, les appareils qui se chargent par USB, comme les smartphones ne nécessitent que 5V, et de nombreux ordinateurs portables fonctionnent avec 19.5V.

Utilisez le bon adaptateur électrique

La première étape pour vous débarrasser des piles et de déterminer le voltage DC dont vous avez besoin. Il vous faut également déterminer la puissance requise par votre appareil. Elle est mesurée en Watts, noté W. C’est souvent écrit sur l’appareil ou dans le manuel utilisateur.

L’étape suivante est de trouver un adaptateur électrique, communément appelé chargeur. Celui-ci converti l’électricité AC de la prise murale vers le DC attendu par votre appareil. Le bon chargeur doit fournir à la fois la bonne puissance (en V) et la bonne puissance (en W) déterminés lors de l’étape précédente.

Il existe sur le marché des adaptateurs éléctriques de toute taille, voltage et puissance. Mais, je préfère toujours recycler. Il y a de nombreux appareils qui sont en panne, mais dont les chargeurs sont parfaitement opérationnels. Il y en a certainement dans vos tiroirs. Faites juste attention au voltage et à la puissance.

Si votre appareil dispose d’un connecteur pour chargeur, il ne vous reste qu’à le brancher, et voilà ! Mais, la tête du chargeur peut être de taille ou de forme incompatible. L’appareil peut même ne pas avoir de prise du tout. Il faut alors passer en mode maker, et suivre ces étapes :

  1. Coupez le connecteur du chargeur qui fournit le courant DC
  2. Ouvrez le boîtier de votre appareil
  3. Percez un trou près du compartiment à piles
  4. Passez les fils électriques de sortie du chargeur à travers le trou
  5. Retirez l’isolant sur l’extrémité des fils
  6. Soudez les fils du chargeur sur votre appareil. Attention à souder le fil +  sur le côté + de l’appareil. Le fil – doit aller sur le – de votre appareil.
  7. Refermez le boîtier de votre appareil, et c’est parti ! 🙂

Les convertisseurs DC-DC en dernier recours

Certains appareils nécessitent un voltage particulier. Ou des fois, vous n’avez juste pas le bon chargeur. La solution est d’utiliser un convertisseur DC à DC. Celui-ci convertit un certain voltage DC vers un autre.

Il y a 2 sortes de convertisseurs DC-DC. Les convertisseurs Buck (ou step-down) produisent un voltage inférieur à celui qu’ils reçoivent en entrée. Les convertisseur Boost (ou step-up) font l’opposé. Ils produisent un voltage supérieur à celui reçu. Il y a également une troisième catégorie qui fait les deux : les convertisseur Buck-Boost. Ils produisent le voltage désiré peu importe si le voltage en entrée est inférieur ou supérieur.

Les convertisseur DC-DC sont disponibles sous forme de petites cartes électroniques. Ils coûtent moins de 1 Euro / 1$ pour ceux qui sont basse puissance. Les moins chers produisent un voltage fixe. Je préfère payer quelques centimes de plus pour avoir un potentiomètre qui permet d’ajuster le voltage de sortie.

Une fois que vous avez le bon convertisseur DC-DC, il ne vous reste que de l’insérer entre le chargeur et votre appareil. Si votre convertisseur est ajustable, je vous recommande de procéder en 3 étapes :

  1. Soudez la sortie du chargeur sur l’entrée du convertisseur DC-DC. Attention à la polarité. Soudez le + sur le + et le – sur le -.
  2. Ajustez le voltage en faisant tourner le potentiomètre. Vous aurez besoins d’un voltmètre pour mesurer le voltage durant cette étape.
  3. Soudez la sortie du convertisseur vers les fils de votre appareil. Vous devez faire attention à la polarité ici aussi.

Rappel : N’oubliez pas de débrancher le courant pour faire les soudures !

Impression 3D d’un boîtier pour le convertisseur

Pour finir, il ne reste que de mettre le convertisseur dans un boîtier. Pour cela, j’en ai conçu un, dont les fichiers sont gratuitement disponibles en ligne. Il peut être imprimé en PLA sans aucun support.

Le boîtier est composé de 2 parties qui peuvent être visées ensemble à l’aide de 4 vis M2-20. J’ai testé différentes solutions, mais j’ai eu le meilleur résultat en me passant d’écrous. Les vis insérées par le haut accrochent le plastique de la partie inférieure.

Le haut comporte de nombreux trous pour laisser s’échapper la chaleur. Notez cependant que cette conception ne convient qu’à des appareils basse consommation. La température de fusion du PLA étant basse, ce matériau ne convient pas pour des convertisseurs de forte puissance qui produisent trop de chaleur.

Conclusion et pistes d’améliorations

Il y a différentes pistes d’amélioration de la solution et du boîtier imprimé en 3D. L’une d’elle consiste à coller ce boîtier sur le chargeur. Mais, il faut prendre en compte la chaleur produite par le chargeur.

Revoir certaines dimensions du boîtier est aussi une amélioration possible. La taille peut être augmentée afin de permettre l’ajout de dissipateurs thermiques sur les composants du convertisseur. Cela permettrait de l’utiliser avec des appareils qui requièrent plus de puissance. Il est probable que ce changement doive s’accompagner de plus de trous sur le boîtier afin d’améliorer la circulation de l’air.

J’espère que cet article vous aidera à réduire votre consommation de batteries. Personnellement, j’ai déjà appliqué cette solution pour différents appareils. Pour tous, j’ai utilisé des chargeurs récupérés, afin de réduire davantage les déchets. Il suffit de dire à votre entourage que vous recycler les vieux chargeurs et ils vous les mettront de côté. Vous allez rapidement vous retrouver avec un petit stock dans lequel vous pourrez piocher le bon chargeur pour vos appareils et réduire drastiquement les déchets toxiques que représentent les piles et autres batteries usagées.

Merci à John Cameron et Unsplash pour la photo des piles

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