L’industrie des véhicules électriques se développe, tout comme la demande de batteries, qui sont aujourd’hui de type Li-ion. Selon les analystes du secteur, la production mondiale de batteries Li-ion usagées devrait atteindre 2 millions de tonnes par an d’ici 2030. Ces blocs d’alimentation populaires contiennent des métaux précieux et d’autres matériaux qui peuvent être récupérés, traités et réutilisés. Mais ce n’est pas encore une pratique mondiale. En Australie, par exemple, seuls 2 à 3 % des batteries sont collectés et envoyés à l’étranger pour y être recyclés.
- Quel est le défi ?
Le ministère américain de l’énergie (DOE) n’a ouvert que récemment son premier centre de R&D sur le recyclage des batteries, le ReCell Centre. En janvier, le DOE a également annoncé la création du Battery Recycling Prize, doté de 5,5 millions de dollars, qui encourage les entrepreneurs à concevoir des moyens innovants pour collecter, stocker et transporter les batteries Li-ion usagées vers des centres de recyclage. Il s’agit d’une première étape vers leur réutilisation. Mais comme la plupart des batteries recyclées sont fondues et extraites, ou fondues, accomplir cette tâche devient un défi. Les grandes installations commerciales en Asie, en Europe et au Canada consomment une quantité importante d’énergie. Ces usines sont coûteuses à construire et à exploiter, elles nécessitent des équipements sophistiqués pour traiter les émissions de fusion, mais elles ne récupèrent pas tous les matériaux des piles. Enfin, les grandes fluctuations des prix des matières premières des piles jettent une ombre sur l’économie du recyclage.
Il est également à noter que les batteries Li-ion contiennent « une grande diversité de matériaux en constante évolution, ce qui rend leur recyclage difficile », explique Liang An, spécialiste du recyclage des batteries. Chaque cellule contient une cathode, une anode, un séparateur et un électrolyte. Chacune de ces parties peut être construite à partir de différentes combinaisons de matériaux et, par conséquent, la chimie de la batterie complique également le recyclage.
Si l’on considère l’industrie automobile, les gros blocs de batteries qui alimentent les véhicules électriques peuvent contenir des milliers de cellules organisées en modules. Des capteurs, des dispositifs de sécurité et des circuits qui contrôlent le fonctionnement de la batterie sont également inclus dans les packs, ce qui ajoute une nouvelle couche de complexité et de coûts au démantèlement et au recyclage.
- Quels sont les avantages ?
Néanmoins, le recyclage a le potentiel de réduire les déchets mis en décharge tout en permettant de réaliser des économies. Selon Zhi Sun, de l’Académie chinoise des sciences, les piles enterrées peuvent laisser échapper du cobalt, du nickel, du manganèse et d’autres métaux dans le sol et les eaux souterraines, mettant ainsi en danger les écosystèmes et la santé humaine. Il en va de même pour les sels de fluorure de lithium (LiPF6), qui sont également solubles dans les solvants organiques utilisés dans les électrolytes des piles.
La réduction éventuelle du processus de production n’est pas non plus négligeable, ce qui pourrait affecter les réserves géologiques d’un certain nombre de métaux jusqu’en 2050. L’extraction de minerais de sulfure métallique pour la fabrication de métaux pour piles est très énergivore et émet des SOx, qui peuvent provoquer des pluies acides.
Les composants d’une batterie Li-ion ont une valeur et peuvent être récupérés et réutilisés. Actuellement, la plupart des recycleurs ne récupèrent que les métaux. Le traitement hydrométallurgique, qui est pratiqué commercialement en Chine, offre une alternative moins gourmande en énergie. Le procédé de l’entreprise consiste à éliminer l’électrolyte avec du dioxyde de carbone supercritique, puis à broyer la pile et à en séparer physiquement les composants. Cela permet de récupérer et de réutiliser les matériaux de la batterie sans traitement coûteux. Plus précisément, de multiples composés mono-métalliques qui doivent être combinés pour fabriquer un nouveau matériau de cathode. En Europe, le groupe allemand Volkswagen Components propose un procédé mécanique : Une fois que la batterie entre dans le processus de recyclage, elle est d’abord vidée et démantelée. Une « poudre noire » est produite, qui contient du graphite précieux ainsi que du lithium, du manganèse, du cobalt et du nickel.
Ce matériau peut être utilisé comme matière première secondaire pour la construction de nouvelles batteries.
Image en vedette :
Sources:
https://cen.acs.org
https://www.volkswagen-newsroom.com
