Le recyclage des batteries a le vent en poupe

« En 2021, 23 % des véhicules (électrique ou hybride) immatriculés en Europe avaient des batteries », explique Pascal Muller, Directeur du Pôle Nord Est, chez SARP-Veolia, lors d’une conférence à la Maison de la Chimie. Et ce pourcentage va continuer à augmenter dans un contexte d’électrification de la flotte automobile. Dès lors, comment traiter les batteries en fin de vie ? D’autant plus qu’il existe de nombreuses technologies de batteries : NMC (Nickel manganèse cobalt), la plus courante, LCO (Lithium cobalt oxyde) ou encore LFP (Lithium fer phosphate). Et ces systèmes renferment parfois des composants classés CMR (cancérogène, mutagène, ou toxique pour la reproduction), des solvants inflammables qui compliquent leur recyclage.

Pourtant leur recyclage est indispensable. En effet, d’après le groupe Orano (ex-Areva), le marché des batteries amplifie les besoins en métaux critiques, à tel point qu’à partir de 2030, il est prévu que plus de 50 % de la production mondiale de lithium et de cobalt soit captée par ce marché. Il faut donc arriver à sécuriser l’approvisionnement en métaux. Mais pour cela, l’Europe va devoir développer ses capacités de traitement. Selon l’Ademe, « il est estimé que les capacités de recyclage françaises et européennes actuelles (15 000 tonnes par an) seront insuffisantes dès 2027. Les acteurs européens, dont les recycleurs français, devront multiplier par trois leur capacité de traitement à cette date ».

Comment recycler les batteries ?

Aujourd’hui, le meilleur moyen pour recycler les batteries reste l’hydrométallurgie, qui requiert un nombre important d’étapes préalables. Les batteries sont démantelées et broyées avant de subir plusieurs séparations mécaniques et thermiques. Cela permet de récupérer la majorité du fer et de l’aluminium, et d’écarter les plastiques, les liants et le graphite. Le procédé permet également d’obtenir une poudre contenant les espèces métalliques à valoriser (nickel, cobalt, lithium, manganèse), appelée « black mass ». C’est à ce moment que commence l’hydrométallurgie. Le processus est constitué de lixiviations, d’extractions et de séparations complexes afin d’obtenir des sels métalliques. Les projets autour de l’hydrométallurgie et du traitement de la black mass sont au cœur des recherches actuelles.

Ainsi, le consortium français RECYVABAT, lancé par Orano, en partenariat avec d’autres industriels, vise à tester un nouveau procédé de recyclage des métaux contenus dans les batteries des véhicules électriques. Orano prévoit de construire deux unités pilotes, une de prétraitement et une autre d’hydrométallurgie au CIME (Centre d’innovation en métallurgie extractive). Ces matériaux purifiés seront ensuite envoyés au CEA pour la fabrication de matériaux de cathode.

Des chercheurs suédois de la Chalmers University of Technology, ont également montré que le processus d’hydrométallurgie pourrait être réalisé à température ambiante. « Dans certains cas, il suffit de réduire la température de 60 à 80°C à la température ambiante et de passer de plusieurs heures à seulement 30 minutes », explique Burcak Ebin, chercheur au département de chimie et de génie chimique de Chalmers et l’un des principaux auteurs de l’article.

La start-up Mecaware, quant à elle, a développé un procédé qui n’utilise que du CO₂ récupéré d’émissions industrielles, et des amines. Il est réalisé dans un milieu triphasique, soit à la fois dans une phase gazeuse, liquide et solide. Le CO₂ et les amines forment des molécules spécifiques qui vont s’associer aux métaux de manière sélective. La start-up sépare ensuite le métal de l’extractant en chauffant la solution à moins de 100°C, afin d’éliminer le CO₂. Un procédé qui permet d’éviter l’utilisation de produits très acides ou basiques, comme dans l’hydrométallurgie classique. Ce qui rend cette technologie plus « verte » grâce à une diminution des intrants et moins énergivore. L’entreprise souhaite construire une première unité industrielle en 2025.

Une réglementation qui progresse

Les législateurs se penchent de plus en plus sur la question du recyclage des batteries. L’Union européenne a d’ailleurs fixé des objectifs pour leur composition. Ainsi, à partir du 1^er janvier 2030, elles devront comprendre en métaux recyclés : 12 % de cobalt, 85 % de plomb, 4 % de lithium et 4 % de nickel. Dès le 1^er janvier 2035, la proportion minimale de cobalt, de lithium ou de nickel issu d’une valorisation sera portée à 20 % de cobalt, 10 % de lithium et 12 % de nickel.

En décembre dernier, Pascal Canfin, député européen (Renaissance) et président de la Commission environnement, avait annoncé que le Parlement européen et les États membres avaient trouvé un « accord sur la loi européenne pour des batteries durables. […] Ce règlement doit permettre de localiser une filière industrielle en Europe pour assurer notre autonomie stratégique et la compétitivité de notre industrie ». Si cet accord, encore provisoire, est ratifié, il devrait permettre de fixer des objectifs de collecte, de recyclage et de réutilisation des matières premières recyclées.