Le recyclage des piles au lithium-ion va jouer un rôle clé dans la réduction des émissions de gaz à effet de serre

Par Mark Miller.

Même pour les personnes pleinement conscientes de la menace croissante que représentent les gaz à effet de serre pour l'environnement, les chiffres récents sont révélateurs : Le secteur des transports a produit à lui seul environ 7,3 milliards de tonnes métriques d'émissions de CO² dans le monde en 2020. Ce sont des statistiques étonnantes comme celles-ci qui ont incité une alliance de gouvernements, de constructeurs automobiles, d'institutions financières et d'autres acteurs, lors de la Conférence des Nations unies sur le changement climatique (COP26) de 2021, à fixer l'objectif de vendre 100 % de voitures et de fourgonnettes sans émissions d'ici 2040. Dans un accord distinct, 15 pays ont également exprimé leur intention de passer à la vente de camions et d'autobus à émissions nulles à 100 % d'ici 2040.

Ces types d'accords annoncent une vague croissante de véhicules électriques (VE) sur le marché, ainsi qu'une demande correspondante pour les batteries lithium-ion (Li-ion) qui les alimentent. Mais y aura-t-il assez de métaux - lithium, cobalt, nickel et autres - pour produire les cellules Li-ion nécessaires ? Les spécialistes des matériaux travaillent sur des technologies de recyclage pour aider à répondre à la demande.

ReCell s'accélère

Le ministère américain de l'énergie (DOE) a répondu au besoin de recyclage des batteries Li-ion en 2019 et a lancé le centre ReCell pour la recherche et le développement. Situé à Argonne National Laboratory, ReCell collabore avec d'autres laboratoires, des universités, des fabricants et des participants à la chaîne d'approvisionnement des batteries Li-ion. L'un de ses objectifs est de mettre au point un processus de recyclage rentable afin de récupérer les matériaux de grande valeur pour les revendre aux fabricants.

"Ce centre permettra de créer des emplois et de constituer un approvisionnement national en matériaux de batteries à base de lithium, ainsi que de stimuler l'adoption d'une économie de véhicules électriques abordables. " - Daniel R. Simmons, Secrétaire adjoint, Bureau de l'efficacité énergétique et de l'énergie renouvelable, Département de l'énergie des États-Unis."

Les techniques rentables sont importantes car elles assurent la viabilité économique et la durabilité des projets de recyclage Li-ion. En fait, ReCell vise à contribuer à la croissance de toute une industrie du recyclage des batteries grâce à des processus de recyclage économiques et respectueux de l'environnement.

Ce centre créera des emplois et un approvisionnement national en matériaux de batteries à base de lithium, tout en stimulant l'adoption d'une économie de véhicules électriques abordables, a déclaré Daniel R. Simmons, secrétaire adjoint de l'Office of Energy Efficiency and Renewable Energy du DOE, dans l'article de Design News intitulé "Volkswagen, DOE Want EV Battery Recycling for Fun and Profit".

Les marques des constructeurs

Les constructeurs automobiles et les fabricants de batteries se fixent également des objectifs de durabilité plus ambitieux. Volkswagen a ouvert une usine de recyclage de batteries dans son usine de Salzgitter, en Allemagne. "Depuis 10 ans, nous faisons des recherches pour savoir comment récupérer les matières premières. Il s'agit surtout du cobalt, du lithium, du manganèse et du nickel", explique Thomas Tiedje, responsable de la planification technique chez VW, dans le même rapport de Design News.

L'entreprise Tesla, qui innove dans le domaine des véhicules électriques, affirme qu'elle dispose d'un processus permettant d'économiser jusqu'à 92 % des éléments entrant dans la composition d'une batterie, selon l'article "New Tesla Battery Recycling Process Reportedly Produces No Waste", publié dans InsideEVs. Et le porte-parole d'une filiale du plus grand fabricant chinois de cellules Li-ion affirme qu'elle peut recycler 120 000 tonnes de batteries par an, soit assez pour plus de 200 000 voitures, rapporte Davide Castelvecchi dans son article "Electric cars and batteries : how will the world produce enough ?" dans Nature.

Tout est dans le timing

Ces efforts arrivent peut-être au moment où ils sont nécessaires. Les ventes de VE ont plus que doublé en 2021 pour atteindre 6,6 millions. Cela représente près de 9 % du marché automobile mondial et plus du triple de leur part de marché par rapport à seulement deux ans plus tôt.2 Pour atteindre les objectifs d'émissions zéro fixés par des accords comme ceux annoncés lors de la COP26, le recyclage des batteries Li-ion doit mûrir en même temps que le marché florissant des VE.

Ce niveau de croissance nécessite une réévaluation des sources de métal des batteries Li-ion. Selon le rapport de Castelvecchi, il pourrait y avoir suffisamment de lithium pour soutenir la transition vers les VE jusqu'en 2050. Le cobalt, en revanche, pourrait connaître des pénuries en raison des conditions d'extraction et d'autres facteurs. Des pénuries de nickel pourraient également survenir. Ces contraintes, ainsi que la demande d'énergie Li-ion de toute une série d'appareils et de systèmes de stockage d'énergie émergents, pourraient faire du recyclage des batteries Li-ion une capacité essentielle pour parvenir à un avenir sans émissions.

Mark Miller est rédacteur de contenu chez Thermo Fisher Scientific.

Références

1. Tiseo, I. (2021, December 14). Breakdown of CO2 Emissions in the Transportation Sector Worldwide 2020, by Subsector. Statista. https://www.statista.com/statistics/1185535/transport-carbon-dioxide-emissions-breakdown/

2. Paoli, L. & Gül, T. (2022, January 30). Electric Cars Fend Off Supply Challenges to More Than Double Global Sales. International Energy Agency. https://www.iea.org/commentaries/electric-cars-fend-off-supply-challenges-to-more-than-double-global-sales