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Comment sont recyclées les batteries hors d'usage des voitures électriques en 2021?

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Alors que la directive européenne 2000/53/CE relative aux véhicules hors d'usage (à motorisation thermique) fixe un taux minimum de réutilisation et de recyclage de 85 % en masse du véhicule et un taux minimum de réutilisation et de valorisation de 95 % en masse, la directive Européenne 2006/66/CE, relative aux batteries et aux accumulateurs, impose le recyclage de la batterie d'une voiture électrique lithium-ion d'au moins 50% et interdit l'abandon ou l'incinération des batteries des voitures électriques.

À la fin de sa durée de vie (ou de la durée de vie du véhicule électrique), la batterie haute tension peut être réutilisée via des programmes de seconde vie (usage stationnaire et stockage d'énergie) puis elle doit être recyclée.

Les constructeurs automobiles sont responsables de leurs batteries et se doivent de recycler celles-ci par eux-mêmes ou en faisant appel à une entreprise spécialisée dans le recyclage des batteries.

Sur les routes de France, la Nissan Leaf électrique fête ses dix ans.

Dix ans, c'est la durée de vie de la batterie haute tension de traction de la Nissan Leaf électrique.

Les premières batteries haute tension hors d'usage arrivent au compte goutte dans les centres de recyclage spécialisés, le marché du véhicule électrique étant embryonnaire au cours des premières années de commercialisation de la Nissan Leaf (2011) puis de la Renault Zoé (2013).

Qu'en est-il du recyclage des batteries haute tension de véhicules électriques en France en 2021?

L'enjeu du recyclage des batteries de voiture électrique porte à ce jour sur les batteries lithium-ion (Li-ion), qui équipent la plupart des véhicules électriques.

Les batteries haute tension de véhicules électriques sont  collectées dans des centres spécialisés afin de procéder au démantèlement de chaque élément.

La filière naissante du recyclage des batteries de véhicules électriques se compose principalement de deux entreprises En France: la SNAM (Société Nouvelle d'Affinage des Métaux) dans le Rhône et Euro Dieuze en Moselle.

Les batteries sont composées de métaux rares (cobalt, nickel, manganèse et lithium) recyclables.

Les batteries sont vidées de leur énergie résiduelle, puis extraites des véhicules électriques.

Il est ensuite procéder au démontage de la batterie puis à son désassemblage. Une batterie est composée de plusieurs modules individuels qui contiennent des cellules individuelles de lithium-ion.

Chaque pièce est triée individuellement et chaque composant est recyclé différemment dans une filière de recyclage adaptée.

On retrouve dans une batterie haute tension des composants électroniques, des éléments de structure, du plastique et des métaux.

Les entreprises de recyclage spécialisées dans les batteries haute tension de voitures électriques traitent principalement les cellules lithium-ion, qui contiennent du lithium, du cobalt, du nickel et ou manganèse.

Tous ces éléments sont séparés afin d'être recyclés.

Afin d'extraire les métaux contenus dans les cellules des batteries, différentes techniques sont utilisées comme le broyage, l'hydrométallurgie et la pyrométallurgie.

Le broyage est utilisé pour séparer les éléments des cellules électriques.

Les machines recrachent des petits morceaux de cuivre, d'aluminium et de plastique.

Le broyage permet d'obtenir une poudre noire qui contient tous les matériaux rares de la cellule comme le lithium, le cobalt ou le nickel.

Les métaux rares peuvent être séparés à l'aide de procédés physico-chimiques. La poudre noire passe une semaine dans une cuve chimique. A la sortie, elle se transforme en morceaux.

La technique de l'hydrométallurgie permet de séparer magnétiquement les métaux ferreux des métaux non ferreux.

La pyrométallurgie consiste à introduire les cellules lithium-ion dans des fours à pyrolyse afin que celles-ci soient portées à haute température et que les métaux se séparent par condensation. Trois produits ressortent de la pyrométallurgie : les métaux ferreux, les métaux non ferreux et les laitiers.

La fours à haute température utilisés par la pyrométallurgie dépensent énormément d'énergie et rejettent des gaz à effet de serre, notamment du CO2.

Une fois que les métaux sont séparés, ils sont purifiés et remis à l'état solide pour pouvoir être réutilisés comme matières premières dans d'autres industries.

Grâce à ces procédés, le taux de recyclage des batteries au lithium atteint plus de 65 % en France (source: Ademe rapport 2019).

Renault indique valoriser plus de 85 % du cobalt de ses batteries électriques de tractions.

Les métaux non ferreux, tels que le cuivre, le nickel ou l'aluminium, sont affinés dans des solutions acides afin d'être utilisés en métallurgie. L'hydroxyde de nickel est utilisé pour composer un inox ou un alliage, pouvant servir dans des lames des couteaux de cuisine ou encore des rails de portes de garage.

Les métaux ferreux servent pour l'aciérie et notamment pour les couteaux de luxe ou dans les disques de frein des TGV.

Les traitements réalisés sur les métaux permettent d'obtenir des laitiers, qui sont des sous-produits provenant de la fusion à haute température des métaux par voie liquide. Ces laitiers peuvent servir dans la fabrication de laines de roche et être utilisés comme remblais routier ou comme matière première pour le ciment.

Les métaux recyclés ne sont plus assez purs pour être réutilisés dans la fabrication de batteries.

Tous les éléments d'une batterie haute tension ne sont pas recyclés.

Des éléments résiduels n'ont pas assez de valeur par rapport au coût du recyclage.

Les déchets résiduels, principalement des matières plastiques, les carbones, les graphites ou encore les particules filtrées par les cheminés lors du recyclage sont mis en fût enfouies dans des décharges spécialisées agréées.

Aujourd'hui, le procédé "artisanal" du recyclage des batteries lithium-ion pour véhicules électriques en France n'est pas rentable faute de volume et du fait du temps nécessaire.

Eric Houguet, 10/08/2021
   
 

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