Recyclage des batteries lithium-ions en provenance de voitures électriques

Avec l’augmentation du nombre de véhicules électriques, un nouveau défi se place au coeur de l’économie circulaire : le recyclage des batteries lithium-ion. Celles-ci contiennent des matières premières précieuses telles que du lithium, du cobalt, du nickel et du graphite. Leur récupération n’est pas seulement sensée du point de vue écologique, mais est également décisive pour la sécurité de l’approvisionnement – car beaucoup de ces métaux proviennent de régions géopolitiquement instables ou vont de pair avec une pollution environnementale considérable dans le cadre de leur extraction. En même temps, ces batteries engendrent des dangers bien spécifiques. Elles sont sensibles aux dommages mécaniques, aux fluctuations de température ou à un stockage inadéquat. En état défectueux, il en émane un risque d’incendie et d’explosion. Pour cette raison, un recyclage en bonne et due forme présuppose des connaissances techniques spécialisées, des processus sûrs et un cadre juridique clair.

Le cadre juridique en Suisse
En Suisse, l’élimination et le recyclage des batteries lithium-ion sont soumis à des directives claires. En tant que composants de véhicules électriques, elles relèvent de ce que l’on appelle la « responsabilité étendue du producteur ». Les fabricants et les importateurs doivent s’assurer que la reprise et le recyclage aient lieu conformément aux prescriptions juridiques. Le transport est soumis au droit sur les marchandises dangereuses, en particulier quand il s’agit de batteries endommagées ou défectueuses.

À l’échelle nationale, cette ordonnance détermine les obligations de base concernant la remise, la reprise et l’élimination des appareils électriques et électroniques (OREA). En complément, la loi sur la protection de l’environnement (LPE) ainsi que les ordonnances sur les produits chimiques et les marchandises dangereuses règlent la manipulation correcte des matières dangereuses – dont celles contenues dans les batteries de véhicules.

Une composition complexe, un défi technologique
Avant qu’une batterie de véhicule puisse être recyclée, elle doit être complètement déchargée dans un premier temps – une étape importante en matière de sécurité, qui requiert un soin particulier, surtout quand il s’agit de batteries défectueuses ou endommagées. Le démontage n’a lieu que par la suite, au cours duquel les blocs de batteries sont séparés en leurs modules et cellules. Ce procédé est exigeant sur le plan technique : Chaque batterie dispose d’une structure différente – en fonction du fabricant, du modèle de véhicule et de la génération.

Les cellules sont entourées d’un système électronique, de composants de refroidissement et de boîtiers solides, ce qui rend un traitement standardisé difficile. En outre, de nombreuses batteries contiennent encore une charge résiduelle importante quand elles sont retournées, ce qui constitue un risque tant pour le transport que pour le démontage.

Le triage des composants a lieu après le déchargement et le démontage. Le principal vecteur de valeur est ce que l’on appelle la « masse noire » – un mélange de poudre fine contenant du lithium, du cobalt, du nickel et d’autres matériaux actifs. Cette masse est soumise à un traitement chimique dans la suite des opérations, afin de récupérer les métaux contenus. L’intégralité du processus requiert une compétence technologique de haut niveau, un personnel bien formé et une coordination minutieuse des différentes étapes de traitement.

Procédés de recyclage : mécanique, thermique ou chimique humide
Dans la pratique, différentes méthodes sont utilisées de nos jours. Le recyclage mécanique consiste à démonter les batteries et à les broyer par voie mécanique. Les matériaux du boîtier, les métaux et la « masse noire » sont séparés dans un premier temps. Cette méthode est comparativement économique en termes de ressources, mais elle atteint ses limites quand il s’agit de séparations plus fines.

Dans le procédé de traitement hydrométallurgique, la « masse noire » est dissoute dans des acides, afin d’en extraire les métaux. Cette méthode permet d’obtenir des taux de récupération élevés, mais elle est gourmande en termes d’utilisation de produits chimiques. Les procédés thermiques fonctionnent avec des températures élevées, sous lesquelles le matériau est fondu. Toutefois, il y a un risque de perte de composants tels que le lithium ou le graphite au cours de ce procédé.

En Suisse, les processus hydrométallurgiques sont de plus en plus favorisés – notamment parce qu’ils sont mieux adaptés aux petits volumes et peuvent aisément être combinés avec les processus mécaniques préliminaires.

La deuxième vie : La réutilisation avant le recyclage
Toutes les batteries ne doivent pas être recyclées immédiatement. De nombreuses batteries usagées disposent encore d'une capacité suffisante pour ce que l'on appelle « Second Life ». Dans le cadre d’applications moins exigeantes – comme par exemple le stockage stationnaire dans des installations solaires ou pour la stabilisation du réseau – elles peuvent encore être utilisées pendant de nombreuses années.

Cette approche prolonge la durée d’utilisation, réduit la demande de nouvelles matières premières et diminue l’impact sur l’environnement. Toutefois, cela nécessite également des processus de contrôle sûrs et une infrastructure adaptée. En Suisse, il existe des premières approches visant à promouvoir de telles utilisations secondaires de manière ciblée.

Perspectives d’avenir
Le recyclage des batteries lithium-ions en provenance de voitures électriques va gagner en importance dans les années à venir. Les prévisions montrent que la quantité de batteries usagées va se multiplier d’ici 2030. Ceci accroît clairement le besoin d’installations de recyclage spécialisées et de voies de retour clairement définies sur le plan juridique. La Suisse est bien positionnée à cet égard : Avec des instituts de recherche tels que l’EMPA (Laboratoire fédéral d’essai des matériaux et de recherche) et des entreprises innovantes qui misent sur le recyclage et les solutions de seconde vie, le pays joue un rôle actif de premier plan. Il sera important de continuer à automatiser les processus et d’augmenter les taux de récupération – tout en réduisant l’impact environnemental au maximum.