Véhicules électriques : 50 000 tonnes de batteries à recycler dans 5 ans !

Véhicules électriques : 50 000 tonnes de batteries à recycler dans 5 ans !

Véhicule électrique 2 Nov 2022

Lecture : 4 min

Avec l’essor rapide du véhicule électrique, des quantités exponentielles de batteries arriveront à la fin de leur durée de vie utile à partir de 2030 - 2035. Selon le Comité stratégique des filières mines et métallurgiques, il y aurait en Europe 50 000 tonnes de batteries de véhicules électriques à recycler rien qu'en 2027, et plus de 700 000 en 2035. Les enjeux de leur recyclage, liés à la pénurie structurelle de certains de leurs composants, sont majeurs et certains défis techniques sont en train d’être relevés. Décryptage d’une filière en pleine construction.

La batterie, pesant environ 500 kg, est l’organe-clé d’une voiture électrique, elle représente environ 50 % de son prix. Celle-ci peut être utilisée huit à quinze ans dans un véhicule avant de perdre en puissance.

BATTERIES EN FIN DE VIE

Source : AIE, Circular Energy Storage, Roland Berger, Li-Cycle, Rare Earth Advisory, mars 2022.

 

La composition des batteries à la loupe

Pour mieux comprendre les enjeux du recyclage des batteries des véhicules électrifiés, il faut revenir à leur composition.

Les trois principaux matériaux et composants chimiques contenus dans une batterie sont recyclables :

  • Le plomb est un métal classique qui se recycle à 100 %. Après avoir été fondu et débarrassé des impuretés, il peut être réemployé pour diverses utilisations, par exemple dans de nouvelles batteries.
  • L’acide sulfurique ou électrolyte peut être reconditionné pour la fabrication de savons, de shampooings, ou encore de produits cosmétiques.
  • Le boîtier est en plastique et cette matière est aujourd’hui quasi entièrement recyclable après broyage en petites pastilles ou granulés. Ce plastique peut être réutilisé en bouteilles, par exemple.

D’autres matériaux plus rares rentrent également dans la composition des batteries, comme le lithium, le cobalt et le nickel. Ce sont précisément ces derniers qui manquent aujourd’hui en France et que nous importons. En optimisant le recyclage des batteries, les industriels peuvent donc éviter ou limiter les importations et ainsi prévenir certaines pénuries.

Quel avenir pour ces batteries au lithium ?

La technologie des batteries au lithium, quoiqu’aujourd’hui mature, est un écosystème complexe en constante évolution. La course à la performance, mesurée par la densité énergétique des batteries (gravimétrique et volumétrique) et gage de plus grande autonomie des véhicules, pousse sans cesse à l’optimisation et à l’émergence de nouvelles chimies, formes ou conditionnements. Cette course devrait d’ailleurs aboutir au développement commercial des batteries au lithium à l’état solide d’ici la fin de la décennie, combinant très haute densité énergétique (> 400 kWh/kg et > 800 kWh/l), capacité de chargement rapide, durabilité et fiabilité.

 

Les étapes de recyclage d’une batterie

Depuis la publication d’une directive par le Parlement européen en 2006, les constructeurs doivent s’assurer qu’au moins 50 % des composants de batteries de voitures électriques sont recyclables. Aujourd’hui, les industriels arrivent à recycler 60 % du poids des batteries. Ce chiffre pourrait monter à 90 %.

Le recyclage dans les usines de traitement se fait en plusieurs étapes :

  • La batterie est d’abord déchargée.
  • Son enveloppe plastique, électronique, ainsi que l’aluminium sont ensuite retirés.
  • Les cellules retenues dans les cœurs de la batterie sont broyées en une poudre.
  • Les différents métaux contenus dans cette poudre, sont enfin extraits et triés par le feu ou la chimie.

Lors du recyclage de la batterie, de nombreuses mesures de sécurité sont prises. En effet, la plupart de ces composants sont très inflammables et toxiques.

Côté réglementaire, la motivation est désormais bien là pour inciter les fabricants de batteries à l’utilisation de matériaux recyclés. La Commission Européenne a publié le 10 décembre 2020 une nouvelle proposition de règlement pour imposer aux fabricants d’intégrer un minimum de matériaux recyclés dans la fabrication des batteries à partir de 2030, à hauteur de 12 % de cobalt, 4 % de lithium et 4 % de nickel. Le règlement doit être adopté d’ici fin 2022.

 

Les grands défis à relever pour un modèle de recyclage durable

Comment collecter et traiter de manière responsable des flux importants de batteries aux chimies hétérogènes et aux déchets induits ? Comment faire face à la dangerosité de la manutention et du traitement de batteries de grande taille ? Quel contrôle des flux de batteries en fin de vie peut être mis en place ? Et enfin, à quels objectifs d’écoconception ou de performance les constructeurs doivent-ils se plier ? Avec toujours en ligne de mire la préservation des ressources naturelles…

Face à ces questions, les impacts de la fabrication et du recyclage des batteries et de leurs matériaux, continuent d’être étudiés pour trouver un modèle durable :

  • répondant à un besoin croissant de matières premières pour les véhicules électriques

La crise Covid a rendu difficile l’approvisionnement en certains matériaux essentiels à la production de véhicules électriques. C’est le cas notamment des semi-conducteurs, et maintenant du cobalt, autre élément essentiel dans leur construction. En recyclant de manière optimale les batteries, il est possible de prévenir la pénurie de certaines matières premières.

Selon l’Institut des Futurs durables (ISF) à l’Université de Technologies de Sydney, le recyclage des quatre matériaux précieux contenus dans les batteries de véhicules électrifiés pourrait réduire de 25 % la demande mondiale en 2040 pour le lithium, 35 % pour le cobalt et le nickel, et 55 % pour le cuivre.

  • permettant de réduire la pollution liée à l’extraction des composants des batteries

Autre enjeu majeur du recyclage des batteries, la réduction de l’impact environnemental. En effet, les composants compris dans la batterie sont les plus polluants et les plus durs à extraire. Leur extraction nécessite énormément de ressources matérielles ou humaines et s’accompagne souvent de la pollution des sols ou des cours d’eaux. En utilisant des matériaux recyclés, on réduit donc l’émission de CO2 au cours du processus de production. Ce qui rend le véhicule électrique encore plus écologique comparé à son homologue thermique.

À l’heure qu’il est, sur le cycle global, un véhicule électrique dégage 9 tonnes de CO2 contre 22 tonnes pour un véhicule thermique.

Pour aller plus loin : Téléchargez le cahier de l’Arval Mobility Observatory : « Les enjeux du recyclage des batteries en 10 questions ».

 

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