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1 mars 2021
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De nombreuses informations circulent sur le sujet des batteries Lithium-ion et son recyclage. À première vue, c’est un domaine industriel et technique, mais qui est aussi actuel et politique. Aussi, sans vouloir être exhaustif, nous vous proposons de revenir sur ce qui nous semble être les 4 enjeux majeurs de ce domaine.
© SNAM
La famille des batteries au lithium est constituée de nombreuses variantes aux acronymes barbares (NCA, LCO, NMC…) qui présentent néanmoins des caractéristiques communes : la présence de lithium et de métaux critiques, comme le Cobalt ou le Nickel, qu’il convient, comme toute ressource limitée, d’étudier, de connaître et de contrôler.
Par rapport au pétrole, au gaz ou à l’uranium, le lithium, le cobalt ou le nickel ne sont pas des matériaux qui se consomment ou qui disparaissent lors de leur usage.
La batterie est un objet clos et étanche et la quantité de métaux à « la fin de vie » d’une batterie est exactement celle utilisée dans sa fabrication. « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ». Là où le pétrole transforme en fumée ce que des phénomènes physico-chimiques ont mis des millions d’années à créer, les matériaux de la batterie se recombinés localement jusqu’à devenir inutiles pour les réactions chimiques mises en œuvre dans la batterie.
Ainsi, les enjeux de stocks ne sont pas les mêmes pour les énergies fossiles et la batterie : dans un cas il est important de limiter l’usage d’un stock fini, dans l’autre, de contrôler un flux et limiter des pertes qui pourraient polluer la planète ou qu’il faudrait compenser en minant davantage. Même si les prospectives de l’IFPEN1 montrent que les réserves de lithium ou de cobalt peuvent accepter une électrification, même massive, de la mobilité, cela n’est possible qu’en gérant le stock.
La problématique est donc celle de la gestion “raisonnée et raisonnable” d’une denrée rare : pour optimiser ce stock commun de lithium et de métaux rares, la seconde vie des batteries – très importante, mais pas le sujet de cet article – et leur recyclage sont nécessaires et seront indispensables.
L’enjeu technique est uniquement contextuel. Des technologies et différentes solutions de recyclages, basées sur plus de 300 publications scientifiques dont près d’une centaine datent de 2018, existent.2
Dans ce domaine en pleine effervescence, les résultats sont très encourageants : les technologies étudiées (l’hydrométallurgie en tête) permettent d’atteindre des taux de recyclage .
À titre d’exemple, 20 études travaillent sur des technologies récupérant 100% du lithium, 80 études récupèrent plus de 90% du lithium et 86 études récupèrent plus de 90% du Cobalt. En France, la SNAM, avec des technologies actuelles récupère déjà plus de 70% de l’ensemble de la batterie.
Ainsi, les technologies existent, et malgré cela, le recyclage reste impossible dans l’imaginaire collectif, et de ce fait très décrié. C’est là que le contexte est important : le recyclage du lithium-ion date de moins de 20 ans ce qui est très jeune pour une industrie de ce type.
La première batterie lithium commercialisée l’a été par Sony en 1991 et le premier article mentionnant le concept même du recyclage de lithium-ion date du début des années 2000. À titre de comparaison, le recyclage des batteries au plomb pour le véhicule – efficace à 97% – a plus de 100 ans.
On peut donc penser que les avancées dans le domaine du recyclage des batteries Lithium-ion sont devant nous, et vont être nombreuses.
Il existe une autre explication simple au fait que l’industrie du recyclage de la batterie lithium-ion reste considérée comme inefficace et peu investie par les industriels et les pouvoirs publics : il y a peu à recycler, et donc peu d’argent à faire, peu d’emplois.
Cette idée, est toutefois remise en cause par l’arrivée de nouveaux usages en mobilité avec différents types de véhicules électriques (y compris VE légers) et les probables quantités importantes de batteries qu’il faudra recycler.
Le Boston Consulting Group imagine une prédominance du véhicule électrique dans les ventes de voitures particulières, avec 50% des ventes réalisées sur ce type de véhicules dès 2030, c’est à dire demain à l’échelle de ces industries mais aussi à l’échelle de la transition énergétique.
Un véhicule embarque entre 6 kWh de batteries (dans les véhicules léger type Twizy qui peuvent parcourir une grosse centaine de kilomètre), à près de 100 kWh pour les Tesla les plus coûteuses (et leurs 2,5 tonnes qui peuvent parcourir jusqu’à 700 km). A titre de comparaison, votre portable embarque 10 Wh, c’est à dire 10.000 fois moins d’énergie.
Avec des ventes de véhicules augmentant très sensiblement et chaque véhicule représentant plusieurs milliers de fois les batteries de l’électronique, une révolution est à attendre pour le recyclage. Le Parisien annonce ainsi 700.000 tonnes à retraiter en 2035 en Europe, Circular Energy Storage parle de 1.2 millions de tonnes dans le monde en 2030 et finalement GreenTechMedia parle déjà de 100.000 tonnes recyclées cette année, principalement en Chine.
Pour donner un ordre d’idée, pour chaque GWh fabriqué annuellement c’est 4.000 tonnes de batteries qui seront à recycler dans les dix ans.
La bonne gestion du stock pour la planète, de même que l’intérêt économique (“Business is business”), semblent donc aller dans le sens d’un intérêt accru et d’un investissement dans le recyclage.
Pourtant ce n’est pas ce qui se passe : à la fois la ressource, la valeur économique et les emplois sont envoyés en Chine. Le document de GTM – déjà cité – explique très clairement que nos choix d’envoyer nos déchets complexes dans des pays lointains pour être retraités ne nous ont pas préparés à être autonomes sur ce sujet : notre industrie du recyclage est aujourd’hui très en retard sur les industries asiatiques.
En ce temps de Coronavirus et de remise en question d’un modèle hyperspécialisé – services en occident, dumping social et environnemental ailleurs – le sujet du recyclage est très révélateur : nous envoyons en Chine des déchets, qui sont valorisés technologiquement (70% des études scientifiques dont nous avons parlé plus haut ont été publiées par des universités chinoises et coréennes), humainement (des milliers de personnes sont employés par cette industrie en Asie) et économiquement car nous les achetons à nouveau pour les mêmes besoins.
C’est dans ces conditions que le géant chinois GEM a pu devenir le premier fournisseur de matériaux de cathode pour batteries (les fameux NCA, LCO, NMC) en ayant démarré comme recycleur.
La firme de conseil allemande Roland Berger, qui estime ce marché entre 0,7 et 1,4 Milliards d’euros en 2030, résume cette hégémonie asiatique sous forme d’une question rhétorique : “le recyclage est-il aussi une opportunité pour l’Europe ?” Elle conclue, à contre-emploi, sur un appel à une régulation européenne dans ce domaine et à une accélération de la mise en place de la directive européenne des batteries. Cette directive, qui inclut des contraintes fortes en termes d’empreinte carbone, que beaucoup considèrent comme une taxe carbone aux frontières européennes, est une mesure forte pour limiter le dumping social et environnemental (telle que décidée par exemple pour le marché du cycle).
Les enjeux du recyclage de batteries sont très actuels : au cœur d’un confinement imposant à la fois de repenser nos habitudes de consommation, d’accélérer la transition énergétique et d’envisager une relocalisation industrielle, la batterie, et particulièrement son recyclage imposé par un cadre législatif rigoureux, peuvent servir de modèle à suivre avec attention.
L’Europe a des atouts, avec des universités de pointe et des industries comme Umicore – géant belge de ce type de matériaux – ou des compagnies comme Véolia, Recupyl et la SNAM (cette dernière travaillant sur l’hydrométallurgie et développant des partenariats clefs), en France.
Il sera nécessaire d’être attentifs à ce que ces atouts ne soient pas négligés car la gestion optimale de nos ressources communes est un impératif de la transition énergétique.
1 IFP Energies nouvelles
2 Article state of the art in reuse and recycling of lithium ion batteries 2019
