Recyclage des batteries électriques en Europe, un enjeu de taille
Le recyclage des batteries pour véhicule électrique a longtemps été un frein à son développement à grande échelle.
Souvent considérées comme lourdes, coûteuses, n’offrant pas assez d’autonomie et ne permettant pas la recharge facile, l’innovation pour anticiper les défis de demain n’a eu de cesse de s’accélérer cependant la capacité à recycler ces batteries à grande échelle reste le point de cristallisation.
Le recyclage des batteries représente un véritable enjeu majeur pour la transition écologique et la mobilité électrique puisque sans le recyclage et compte tenu de la prise de conscience des utilisateurs en matière d’impact environnemental et de la réglementation à horizon 2035. De nombreux constructeurs ont d’ailleurs arrêté de produire des véhicules thermiques diesel à date.
Pour que l’Europe devienne un acteur majeur de l’industrie des batteries, indépendamment des giga-factories permettant sa production, elle doit surtout anticiper et organiser la filière du recyclage pour des questions économiques, stratégiques et environnementales.
Une dépendance sur la production de batteries:
Il faut bien comprendre une chose, l’Europe n’a pas les ressources nécessaires pour produire des batteries en quantité voulues, en effet, sur les 400 kilogrammes du « pack batterie » d’un véhicule, 1/4 est constitué de métaux que l’Europe ne possède pas voire très peu, de plus, l’Europe aurait besoin de 5x plus de cobalt et 18x plus de lithium à horizon 2030 pour produire les véhicules électriques à grande échelle.
De ce fait, l’Europe va rapidement se retrouver dépendante de certains métaux indispensables à la fabrication de batteries pour véhicules électriques et compte désormais sur le recyclage des batteries usagées et l’économie circulaire pour se créer ses propres gisements de métaux.
Le lithium et l’enjeu du recyclage à 70%
La réglementation européenne est ambitieuse puisqu’elle prévoit afin de mieux appréhender le cycle de vie d’une batterie, que le rendement du recyclage soit de 65 % dès 2025 et jusqu’à 70 % en 2030.
Chaque métal aura un taux précis de recyclage afin de compenser aux potentielles pénuries tant redoutées comme pour le lithium qui devra être recyclé à 35 % puis 70 %, ainsi que le cuivre.
Pour le nickel et le cobalt, deux métaux que l’Europe ne possède pas dans son sous-sol et il est question d’un taux de recyclage à 90 % d’ici à quatre ans.
Mais le parlement Européen exige plus d’effort de la filière en plus du recyclage des métaux, en effet, Bruxelles impose que ces matériaux recyclés soient progressivement incorporés dans les batteries dès 2030.
La précision est de telle que 4 % de lithium recyclé dès 2030 devra être incorporé dans les batteries pour monter à 10 % en 2035.
Le calendrier est serré car les batteries nécessitent des produits d’une grande pureté expliquant que la filière ait du mal à intégrer des métaux recyclés. Les innovations vont devoir apparaitre rapidement chez les spécialistes du recyclage pour répondre aux enjeux de la filière en matière de de recyclage.
Aujourd’hui le procédé principalement utilisé aujourd’hui est la pyrométallurgie. Ce procédé consiste à chauffer la partie active de la batterie pour récupérer une « blackmass », c’est-à-dire une sorte d’énorme alliage métallique.
Le problème de cette méthode est qu’elle ne permet pas de recueillir tous les métaux.
De nombreux regards se tournent alors vers l’hydrométallurgie.
L’avenir du recyclage avec l’Hydrométallurgie :
Mais qu’est-ce que l’hydrométallurgie ? C’est une technique d’extraction des métaux qui comporte une étape où le métal est solubilisé pour permettre sa purification. C’est un procédé de traitement des métaux par voie liquide, d’où le nom d’hydrométallurgie.
La batterie exigeant des métaux purs, ce procédé de purification consiste à mettre en solution les différents métaux contenus dans un minerai ou un concentré afin de les séparer pour les valoriser.
L’hydrométallurgie typique est composée des opérations suivantes :
- lixiviation ou dissolution : mise en solution des différents métaux ;
- purification : séparation des différents métaux/constituants entre eux ;
- électrolyse : récupération du métal voulu sous forme métallique.
Les procédés hydrométallurgiques permettent d’obtenir des degrés de pureté des métaux que les autres procédés métallurgiques, tels que la pyrométallurgie, ne permettent pas d’obtenir. Ils ont aussi l’avantage d’être moins énergivores s’inscrivant ainsi dans une démarche écologique recherchée par la filière.
A noter que différents métaux traités par hydrométallurgie sont principalement le zinc, le nickel, le cuivre, le cobalt, l’uranium, le chrome, le manganèse, le lithium…
Cependant l’hydrométallurgie n’est rentable qu’à grande échelle et va exiger de gros investissements qui se chiffreront en centaines de millions d’euros.
Batteries 100 % recyclées : utopie ou réalité ?
C’est l’ambition des industriels, être capable d’avoir un circuit fermé pour les batteries permettant de produire des batteries neuves à partir des anciennes. Cela a déjà été tenté avec du lithium recyclé en laboratoire, cependant difficile de faire des tests concluant puisqu’il faudrait attendre au moins 2035 pour avoir des véhicules électriques en grand nombre sur le marché et donc 2040 pour avoir de gros volumes à recycler expliquait Jean-Denis Curt, responsable du pôle économie circulaire du groupe Renault dans une interview.
L’Europe mise aussi sur l’extraction minière pour pallier à la potentielle pénurie de métaux permettant d’accompagner les débuts de son système énergétique décarboné. A long terme, le recyclage pourrait générer de 40% à 75 % des besoins en métaux stratégiques pour la fabrication de batteries et l’ensemble des énergies vertes.
Cependant les contraintes liées au recyclage restent nombreuses, notamment car le nombre de véhicules électriques est encore trop marginal, et la plupart ne sont pas encore en fin de vie laissant ainsi de nombreuses questions ouvertes sur la durée de vie des batteries, leur collecte, leur état et leur adaptabilité aux processus de recyclage.
Par ailleurs le manque de connaissances sur la fabrication et la composition des batteries est un obstacle à l’efficacité des processus de recyclage, en effet, les marchés des matières premières sont à leur tour soumis à une certaine volatilité financière qui rend les investissements dans le recyclage incertains.
Par exemple le cobalt, considéré comme le métal le plus rentable à recycler, a vu son prix tripler entre 2017 et 2019, puis être divisé par quatre en quelques mois, avant de remonter, sans toutefois retrouver ses niveaux antérieurs.
L’utilisation croissante du nickel, qui remplacera partiellement le cobalt in fine, oblige les entreprises à passer du cobalt au nickel. Des questions similaires se posent quant à la « seconde vie » de ces batteries qui pourraient alors être employées pour des usages stationnaires.
Quels enjeux pour le recyclage :
Le potentiel de recyclage des piles dans l’UE est important et représente un triple enjeu :
- Environnemental : le recyclage permet des économies d’énergie par rapport à l’extraction minière.
- Économique : le développement d’une infrastructure de recyclage et d’un écosystème industriel lié au stockage de l’électricité sera créateur d’emplois et de valeur.
- Stratégique : il permettra de récupérer des ressources minérales que l’UE n’exploite pas sur ses propres terres, et qui pourront être réinjectées directement dans les industries de l’UE.
Réglementation :
Il est donc nécessaire de donner à l’industrie européenne les moyens réglementaires et financiers de mettre en œuvre une filière de recyclage et de production en circuit fermé quand cela est possible.
Selon les différentes étapes du cycle de vie des batteries, la réglementation devrait imposer des normes précises pour favoriser la durabilité du modèle productif de l’industrie européenne des batteries ainsi que son intégration.
En parallèle, il est important de réfléchir à une manière de favoriser une exploitation minière respectueuse de l’environnement et de l’éthique, ainsi que la production de matières premières secondaires par recyclage.
Le traitement de ces dernières doit être facilité par des normes d’écoconception et d’éco-fabrication des batteries, permettant la standardisation de la fabrication et donc la récupération des matériaux à moindre coût.
Il s’agira de repenser le ciblage et la comptabilisation du recyclage, de réorganiser les systèmes de collecte par filière en évitant les distorsions des modèles économiques, de mettre en place la certification des filières de collecte et de recyclage et surtout d’accélérer la révision de la directive européenne sur les piles afin de l’adapter au plus vite aux nouveaux défis de l’industrie. Actuellement, l’obligation de recyclage des batteries lithium-ion n’est que de 50 %, alors qu’elle est de 90 % pour les batteries plomb-acide.
Empreinte carbone sur l’ensemble du cycle de vie
Une approche d’analyse du cycle de vie (ACV) doit également être adoptée, afin de mesurer l’impact carbone des piles pendant leur fabrication, leur utilisation ou encore leur gestion en fin de vie. Cela permettrait de mieux contrôler les importations dont l’empreinte carbone est excessive, ou les exportations de piles en fin de vie vers des pays qui ne respectent pas les normes environnementales minimales.
Plus généralement, une vision systémique est nécessaire pour concevoir un cadre pour un écosystème industriel européen intégré, qui permette une coopération horizontale entre les entreprises, tout en étant soutenu financièrement, législativement et stratégiquement par les États membres et la CE.
En résumé, le recyclage a de beaux jours devant lui puisque 3 millions de véhicules 100 % électriques se sont vendus dans le monde de janvier à mai 2022, contre 1,7 million sur la même période en 2021 et 4,4 millions pour l’ensemble de l’année 2021 (source PwC).
10 % des voitures achetées en France en 2021 étaient électriques. Le pays le plus en avance étant la Norvège, avec 64,5 % de part de marché pour le véhicule électrique.
D’ici 2030, le parc mondial de voitures hybrides rechargeables et électriques devrait atteindre 145 millions d’unités (source Agence internationale de l’énergie)
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