Les constructeurs automobiles, les recycleurs et les start-up technologiques s’efforcent de résoudre la question de savoir comment traiter les batteries au lithium-ion lorsqu’elles s’usent.
La tendance à remplacer les voitures à essence et diesel polluantes par une nouvelle génération de véhicules électriques s’est accélérée ces dernières semaines. Mais il y a une question environnementale sans réponse au cœur du mouvement des voitures électriques : que faire de leurs batteries lithium-ion d’une demi-tonne lorsqu’elles s’usent ?
Les gouvernements britannique et français se sont engagés le mois dernier à interdire la vente de voitures à essence et diesel d’ici 2040, et le constructeur automobile Volvo s’est engagé à ne vendre que des véhicules électriques ou hybrides à partir de 2019.
Le nombre de voitures électriques dans le monde a dépassé la barre des 2 millions l’année dernière et l’Agence internationale de l’énergie estime qu’il y aura 140 millions de voitures électriques dans le monde d’ici 2030 si les pays atteignent les objectifs de l’accord de Paris sur le climat. Ce boom des véhicules électriques pourrait laisser 11 millions de tonnes de batteries lithium-ion usagées à recycler d’ici 2030, selon Ajay Kochhar, PDG de la start-up canadienne de recyclage de batteries Li-Cycle.
Déficit de recyclage
Cependant, dans l’UE, seulement 5% (pdf) des batteries lithium-ion sont recyclées. Cela a un coût environnemental. Non seulement les batteries risquent de dégager des gaz toxiques si elles sont endommagées, mais les ingrédients de base tels que le lithium et le cobalt sont limités et l’extraction peut entraîner la pollution de l’eau et l’épuisement des ressources, entre autres conséquences environnementales.
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Il y a cependant des raisons d’être optimiste. Jusqu’à présent, les faibles taux de recyclage des batteries au lithium-ion s’expliquent par le fait que la plupart d’entre elles sont contenues dans des appareils électroniques grand public, qui finissent généralement négligés dans un tiroir ou jetés à la décharge.
Cela n’arrivera pas avec les véhicules électriques, prédit Marc Grynberg, directeur général du géant belge des batteries et du recyclage Umicore. « Les constructeurs automobiles seront responsables de la collecte et du recyclage des batteries lithium-ion usagées », dit-il. « Compte tenu de leur taille, les batteries ne peuvent pas être stockées à la maison et la mise en décharge n’est pas une option ».
La réglementation européenne, qui oblige les fabricants de piles à financer les coûts de collecte, de traitement et de recyclage de toutes les piles collectées, encourage déjà les liens entre les constructeurs automobiles et les recycleurs.
Umicore, qui a investi 25 millions d’euros (22,6 millions de livres sterling) dans une usine pilote industrielle à Anvers pour recycler les batteries lithium-ion, a conclu des accords en Europe avec Tesla et Toyota pour utiliser la fusion afin de récupérer des métaux précieux tels que le cobalt et le nickel. M. Grynberg déclare : « Nous avons prouvé notre capacité à recycler les batteries usagées des véhicules électriques et sommes prêts à les augmenter si nécessaire ».
Problème résolu ? Pas exactement. Si les procédés de fusion commerciaux comme celui d’Umicore permettent de récupérer facilement de nombreux métaux, ils ne peuvent pas récupérer directement le lithium, qui est vital et qui finit dans un sous-produit mixte. Umicore affirme qu’elle peut récupérer le lithium à partir du sous-produit, mais chaque procédé supplémentaire ajoute un coût.
Cela signifie que si les batteries des véhicules électriques peuvent être acheminées vers des installations de recyclage, il n’y a aucune garantie que le lithium lui-même sera récupéré s’il n’est pas rentable.
En juin, la banque d’investissement Morgan Stanley a déclaré qu’elle prévoyait qu’il n’y aurait aucun recyclage du lithium au cours de la décennie à venir, et que les infrastructures de recyclage risquaient d’être insuffisantes lorsque la vague actuelle de batteries mourra. « Il faut encore développer le recyclage en boucle fermée, où tous les matériaux sont récupérés », explique Jessica Alsford, responsable de l’équipe de recherche mondiale sur le développement durable de la banque. « Il y a une différence entre être capable de faire quelque chose et que cela ait un sens économique ».
Une seconde vie pour les piles
Francisco Carranza, directeur des services énergétiques chez Nissan, explique que le problème fondamental est que, alors que le coût du recyclage complet d’une batterie chute vers 1 euro par kilo, la valeur des matières premières qui peuvent être récupérées n’est que d’un tiers de ce montant.
Nissan s’est associé à la société de gestion de l’énergie Eaton pour que ses batteries de voiture soient réutilisées pour le stockage de l’énergie à domicile, plutôt que d’être recyclées, et ce problème économique en est une des principales raisons. « Le coût du recyclage est l’obstacle », explique M. Carranza. « Il doit être inférieur à la valeur des matériaux récupérés pour que cela fonctionne ».
Le manque de capacité de recyclage est « une tragédie », déclare Amrit Chandan, ingénieur chimiste à la tête du développement commercial d’Aceleron, une start-up britannique de haute technologie qui cherche à transformer les batteries en fin de vie. « Il faut tellement d’énergie pour extraire ces matériaux du sol. Si nous ne les réutilisons pas, nous pourrions aggraver nos problèmes environnementaux », dit-il.
Aceleron, comme Nissan, pense que la réponse réside dans la réutilisation plutôt que le recyclage des batteries de voiture – pour lequel la société a breveté un procédé. Selon M. Chandan, les batteries de voiture peuvent encore avoir jusqu’à 70 % de leur capacité lorsqu’elles cessent d’être assez bonnes pour alimenter les véhicules électriques, ce qui les rend parfaites – lorsqu’elles sont en panne, testées et reconditionnées – pour des fonctions telles que le stockage d’énergie à domicile.
Fraîchement reconnue par Forbes comme l’une des 30 start-ups de haute technologie les plus intéressantes d’Europe, Aceleron recherche des investisseurs pour l’aider à mettre en place des projets pilotes. « Il va y avoir une tempête de batteries de véhicules électriques qui arriveront en fin de vie dans quelques années, et nous nous positionnons pour y être prêts », déclare M. Chandan.
Ce n’est pas la seule alternative. Li-Cycle est le pionnier d’une nouvelle technologie de recyclage utilisant un processus chimique pour récupérer tous les métaux importants des batteries. Kochhar dit qu’il cherche à construire une usine pilote pour faire passer 5 000 tonnes de batteries par an par ce procédé de « chimie humide ». Cependant, il est encore trop tôt pour exploiter commercialement cette technologie.
Linda Gaines, analyste des systèmes de transport et experte en batteries de véhicules électriques à l’Argonne National Laboratory aux États-Unis, déclare : « L’essentiel est qu’il y ait du temps pour construire des usines ». « Mais », ajoute-t-elle, « nous ne savons pas encore quels types de batteries elles seront. Il serait utile que les batteries soient normalisées et conçues pour le recyclage, mais ce n’est pas le cas ».
