14. Aug 2019

Cycle de vie d’une batterie de traction. ©Photo: Empa

Voitures électriques : Que faire des batteries en fin de vie?

(Empa) Les immatriculations de voitures électriques ne cessent d’augmenter. Mais que faire des batteries en fin de vie? L’association des importateurs d’automobiles auto-suisse cherche un mode de recyclage convenant à l’ensemble de la branche. Des spécialistes de l’Empa la secondent. L’étude du meilleur système de recyclage ne se limite pas à la réduction en miettes des batteries, elle inclut également la mise sur pied de toute la chaîne de livraison. (Text auf Deutsch >>)


Dans un crissement métallique, les rouleaux dentés broient les batteries, en déchiquettent le boîtier de plastique, déchirent les feuillets argentés des modules lithium-polymère, réduisant le tout en poudre. Versée dans une succession de bains acides, la poudre y laisse des sels et des oxydes qui pourront être utilisés dans de nouvelles batteries. Mis sur YouTube en mai 2019, le court-métrage «Neue Recycling-Methode für Batterien aus Elektroautos» présente un procédé sans précédent: le déchiquetage de batteries lithium-ion. Il faut savoir que ces batteries sont inflammables: la moindre tension électrique, une étincelle et le tout part en flammes. La société allemande Duesenfeld commence donc par décharger entièrement les batteries, puis les envoie dans une déchiqueteuse étanche où l’air a été remplacé par de l’azote. L’électrolyte liquide combustibles est évaporé et pompé, puis la poudre soutirée. Par cette voie, 96% des matériaux des batteries sont réutilisables.


A l’heure actuelles, près de 40’000 voitures électriques et hybrides à batteries lithium-ion roulent sur les routes suisses, soit 1% du parc total de véhicules. Ce nombre croît rapidement. Sa part dans les nouvelles immatriculations s’est déjà accrue de 5.3% au cours des trois premiers mois de 2019. Et ce n’est qu’un début: toute une série de nouvelles voitures électriques seront lancées cette année sur le marché, dont l’Audi e-tron, la Mercedes EQC et la Peugeot e-208. Elles y rejoindront la Tesla Model 3, leader des immatriculations électriques depuis mars dernier. Le Groupe VW doit lancer sa première voiture électrique de grande série en 2020, la VW iD.3. Le moment est donc venu de réfléchir au destin des batteries des voitures accidentées ou en fin de vie.

Le système de recyclage des importateurs de voitures
L’association auto-suisse – qui représente la majorité des importateurs suisses de voitures – en est bien consciente. En 2018, elle a demandé à l’Empa d’étudier les grandes lignes d’un système de recyclage des batteries de véhicules électriques. L’Empa avait déjà conseillé, entre autres, Swico qui s’occupe du recyclage des appareils électroniques et informatiques. Cependant, au contraire du matériel électronique, le matériel automobile n’est actuellement pas soumis à une contribution anticipée de recyclage (CAR). Auto-suisse souhaite voir la question réglée pour l’ensemble du secteur et a confié cette mission à la Fondation Auto Recycling Suisse qui s’occupe déjà depuis 1992 du démontage et du recyclage des voitures suisses.

Rolf Widmer, chercheur à l’Empa, et ses collègues du département «Technologie et Société» collaborent depuis mars 2019 avec la fondation Auto Recycling. Ils étudient les systèmes de recyclage des pays voisins, leur coût et leur empreinte écologique, ainsi que les modèles de calculs permettant d’anticiper le nombre de batteries électriques à traiter afin de choisir la stratégie la plus appropriée.

Recycler à chaud ou à froid?
La majorité des batteries lithium-ion ne sont pas broyées à froid comme dans la méthode de Duesenfeld décrite ci-dessus, mais calcinées dans un four puis moulues. Le leader de ce marché est la société belge Umicore. Les minces feuillets de cuivre de la batterie fondent et forment un alliage valorisable avec le cobalt et le nickel. Par contre, le lithium, le graphite, l’électrolyte liquide et l’aluminium des batteries finissent dans les scories et ne sont pas économiquement réutilisables.

Outre la méthode utilisée par Umicore et le broyage à froid sous gaz neutre, il existe d’autres méthodes automatisées de démontage. Batrec Industries AG, entreprise suisse spécialiste du recyclage des batteries, en déchiquette un grand nombre en milieu humide pour prévenir les incendies. Les experts de l’Empa vont comparer toutes ces méthodes.

La question du transport
L’étude du meilleur système de recyclage ne se limite pas à la réduction en miettes des batteries, elle inclut également la mise sur pied de toute la chaîne de livraison. «Les batteries de véhicules accidentés peuvent prendre spontanément feu. Classées "marchandise dangereuse", elles doivent être transportées dans des conteneurs spéciaux», explique Daniel Christen, directeur de la Fondation Auto Recycling Suisse. «C’est compliqué et coûteux», ajoute-t-il. C’est pourquoi il cherche une manière plus simple et avantageuse de neutraliser les batteries et de les acheminer vers les centres de retraitement. Plusieurs pistes ont déjà été explorées: la société Blubox Trading AG de Birrwil importe les «Firebox» de fabrication hollandaise. Il s’agit d’un conteneur équipé d’une installation d’extinction et pouvant accueillir toute une voiture ou une cargaison de batteries pas encore neutralisées.

Il s’agit enfin de former les expéditeurs et les recycleurs de voitures à la prévention des risques que présentent les voitures électriques et leurs batteries. Il existe déjà pour les équipes de secours une base de données contenant les informations nécessaires: les pompiers peuvent indiquer sur leur tablette le numéro des plaques d’un véhicule et, s’il s’agit d’une voiture électrique, obtenir en retour des indications sur l’emplacement des batteries et la manière de les retirer. Ces informations ont déjà permis de démonter des voitures électriques en toute sécurité.

Il reste encore bien des questions
On est cependant loin d’avoir résolu toutes les questions liées à la mise sur pied d’un système de recyclage. Quelle va être l’évolution du marché des batteries d’occasion? Sera-t-il une fois rentable de remplacer les modules en fin de vie d’un pack puis de remettre le pack en vente, comme on le fait avec des boîtes à vitesse ou des moteurs remis à neuf? Ou bien ces batteries auront-elles une seconde vie dans le stockage stationnaire du courant électrique? La grande vague des batteries hors d’usage n’arrivera-t-elle donc qu’avec quelques années de retard aux points de retraitement? La Suisse a-t-elle besoin d’une grande capacité de retraitement ou les fabricants (étrangers) de voitures vont-ils récupérer et traiter eux-mêmes la majorité des batteries? Cela va évidemment dépendre du coût des matières premières, en particulier du lithium, du cobalt, du nickel et du graphite, tout comme du prix et des performances des nouveaux types de batteries, ainsi que des conditions cadre et des directives édictées par les instances politiques.

La bonne nouvelle, c’est que les voitures électriques ne posent pas un casse-tête au recyclage. Toutes les étapes de la revalorisation de leurs composants sont techniquement maîtrisables. Un bataillon de spécialistes y travaille déjà.

Texte : Empa

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