De plus en plus de véhicules électriques sont mis en service en remplacement des véhicules thermiques, mais les batteries permettant leur fonctionnement posent encore de nombreux problèmes tant au niveau de l’extraction des matières premières que de leur fin de vie. C’est dans ce contexte qu’une usine de recyclage des batteries automobile Li-ion va voir le jour prochainement dans le nord de la France suite à l’obtention d’une subvention dans le cadre de l’appel à projet France 2030 « Métaux Critiques ».
Les batteries, de quoi parle-t-on ?
Structurellement, une batterie est un assemblage d’unités élémentaires appelées cellules. La cellule est composée d’une cathode, d’une anode, d’un séparateur et d’un électrolyte. Le poids d’une batterie de voiture électrique est en moyenne de 300 kg mais il peut atteindre le double pour certains modèles de véhicule.
Cet élément nécessite une grande quantité de métaux spécifiques pour fonctionner tel que le lithium, le cobalt, le cuivre, le manganèse ou le nickel… Leur extraction et leur production sont souvent problématiques et concentrées dans des zones géographiques restreintes. Le recyclage des batteries est donc une nécessité pour limiter la pression sur certains métaux et préserver les ressources naturelles. Cependant, les filières de recyclages de ces métaux critiques ne sont pas toujours développées ni totalement maîtrisées.
Ainsi, si les véhicules électriques présentent des avantages écologiques lors de leur phase d’utilisation, la fin de vie de ces véhicules doit être exemplaire. Les tensions sur l'approvisionnement et le coût des matières premières ont aiguisé l'intérêt des industriels de l'automobile autour du recyclage des composants des batteries. La législation européenne a également pris les choses en main en obligeant l’inclusion de matières premières recyclées dans la production de batteries neuves.
Le procédé de recyclage
Un procédé de recyclage des batteries reposant sur les mêmes technologies que celles utilisées pour raffiner des minerais primaires a été mis au point par des scientifiques.
Le processus commence par un démantèlement de la batterie afin de récupérer les "modules", la partie énergétique de la batterie qui contient des métaux. Ces derniers sont ensuite broyés puis trier par des méthodes de densité ce qui permet d’isoler les métaux les uns des autres. On obtient une poudre noire, la "black mass" qui est un composant riche en métaux et graphites contenant du nickel, du manganèse, du cobalt et du lithium. Par d’autres opérations chimiques complexes (hydrométallurgie et affinage) cette poudre est dissoute dans des solutions afin de récupérer les sels de ces quatre matériaux stratégiques de qualité réexploitable. Ces derniers peuvent ensuite être réutilisés pour la fabrication de nouvelles batteries.
Par ailleurs, une chercheuse française a développé un procédé permettant d’extraire le graphite des batteries qui représente jusqu'à un quart du poids des batteries. Pour cela, la "black mass" est mise dans l’eau dans laquelle des bulles d’air sont injectées. Le graphite s'attache aux bulles, tandis que les métaux qui sont hydrophiles, restent dans l'eau.
Le recyclage : une nécessité
En plus de l’aspect écologique nécessaire, le recyclage de ces batteries permet à la France d’avoir accès à ces métaux stratégiques qui ne sont généralement pas extraits de nos sols. Au vu de la raréfaction des matières premières composant les batteries et le coût environnemental et humain de leur extraction, la mise en place de filière de recyclage des batteries à grandes échelle est devenue une nécessité. Ainsi, le développement de procédé de recyclage de plus en plus efficace reste au cœur des sujets de recherche et d’innovation.
