Voitures électriques : le recyclage des batteries reste à inventer

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Entre 40 et 70 millions de voitures électriques sont attendues sur le marché international d’ici 2025. Un chiffre colossal, qui permet d’appréhender les enjeux de la réutilisation et du recyclage des batteries des véhicules, dont la durée de vie actuelle est d’environ 10 ans. Alors que le modèle économique du recyclage n’est aujourd’hui pas rentable, des solutions de "deuxième vie" sont à l’étude. Des expérimentations de stockage d’énergie dont les résultats sont pour certains peu fiables car portant sur des batteries neuves et non en fin de vie. Enquête (en accès libre).

Fin 2017, la flotte de voitures électriques en France comptait 150 000 véhicules, à peine 1.2% du parc automobile. Mais le marché est en plein essor, avec un taux de croissance moyen de 20% par an sur les deux dernières années et de 30% en Europe. L’an dernier, la France a enregistré plus de 30 000 nouvelles immatriculations, au second rang au niveau européen, après la Norvège.

Renault - leader des ventes en France et en Europe - table sur une part de marché de l’électrique d’au moins 10% d’ici 2025. Volvo a même annoncé qu’il ne fabriquera plus de voitures 100% thermiques à partir de 2019. L’Agence Internationale de l’Energie (AIE) estime pour sa part que le marché se situera probablement entre 9 et 20 millions de véhicules électriques au niveau international en 2020, et entre 40 et 70 millions d’ici 2025. Et autant de batteries.

Des exigences réglementaires a minima

L’approvisionnement en métaux rares nécessaires à la fabrication des batteries - particulièrement le cobalt et lithium - fait l’objet de beaucoup d’attention. Certaines pratiques sont dénoncées au nom du devoir de vigilance des constructeurs pour prévenir les risques sociaux, environnementaux et de gouvernance dans les processus de production. En ligne de mire : les conditions d’extraction des métaux, notamment le travail des enfants. Renault a d’ailleurs été récemment mis en cause par Amnesty International pour défaut de vigilance sur sa chaîne d’approvisionnement en cobalt en République Démocratique du Congo. Les enjeux du recyclage en aval de la filière sont en revanche moins analysés. Les batteries de voitures électriques ont pourtant une durée de vie limitée, estimée à 10 ans, période au bout de laquelle la capacité d’autonomie tombe en dessous de 80%.

Aujourd’hui, la majorité des batteries sont des lithium-ion (Li-ion). Pour Joseph Beretta, Président de l’Avere-France (Association Nationale pour le Développement de la Mobilité Electrique) : "ce sont celles qui représentent le plus d’avantages en termes d’autonomie et de sécurité". Au niveau réglementaire, ce type de batteries entre dans la catégorie "autres déchets de piles et d’accumulateurs" de la Directive Européenne 2006/66/CE. Cette dernière établit le principe de Responsabilité Elargie du Producteur (REP), mais avec une exigence de recyclage plus souple que pour des technologies plus anciennes : seulement 50% du poids moyen doit être recyclé. Marie Cheron, Responsable Mobilité de la Fondation pour la Nature et l’Homme, qui a coordonné fin 2017 une étude sur la contribution du véhicule électrique à la transition écologique avec la European Climate Foundation et Carbone 4, estime que cette exigence devrait être relevée : "Nous sommes capables de faire bien plus, 80 voire 90% de la batterie pourrait être recyclée".

Manque d’intérêt et d’anticipation des constructeurs

Une opinion partagée par Eric Nottez, Président de la SNAM (Société Nouvelle d'Affinage des Métaux), spécialisée dans le recyclage des batteries, pour qui la régulation manque d’ambition et n’incite pas à investir : "Le recyclage est vu comme une contrainte imposée par la loi. Les constructeurs ne cherchent pas à recycler plus mais à recycler ces 50% au meilleur prix".

Des constructeurs dont l’hypothèse initiale de recyclage s’est révélée être erronée : "Ils se sont basés au début des années 2000 sur des analyses de l’Ademe portant sur des batteries Li-ion de première génération, avec plus de 30% de cobalt. Le déchet avait une valeur positive et les constructeurs pensaient pouvoir le revendre facilement". Sauf qu’entre temps, la composition des batteries Li-ion a évolué : "Entre 2010 et 2015, les constructeurs ont compris que la valeur intrinsèque des déchets était négative parce que la quantité de matériaux nobles dans les nouvelles batteries - 4% de cobalt et 2% de lithium, la fraction de ce dernier étant restée stable- ne contrebalance pas le coût du recyclage". Une équation qui pourrait changer à terme avec l’augmentation du prix du cobalt et du lithium.

Une deuxième vie ?

Mais pour le moment, les efforts des constructeurs se concentrent sur la "deuxième vie" des batteries : leur redonner une valeur, pour éviter de devoir accumuler des milliers de batteries sans usage. Divers procédés sont à l’étude et pourraient donner 5 ans de vie supplémentaires aux batteries. Une "estimation, selon les premiers retours d’expérience", précise Marie Cheron : "Cette durée de vie dépend de nombreux facteurs, comme la température, l’humidité ou encore le nombre de charges. Nous n’avons pas encore assez de recul pour savoir dans quel état nous allons retrouver les batteries".

Les batteries permettent de stocker à court-terme de l’énergie. En fonctionnant comme une mini centrale électrique, elles peuvent apporter une réponse à l’intermittence des énergies renouvelables et soulager le réseau en servant de ‘tampons’ en cas de pointes de consommation. Plusieurs expérimentations de vehicule-to-home (maison), -to-building (bâtiment) et -to-grid (réseau) sont en cours, à l’instar de l’alliance de Renault avec Powervault, spécialisée dans le stockage résidentiel d’énergie. Une phase test avec 50 batteries a démarré en 2017 pour équiper des maisons alimentées par des panneaux solaires. Au niveau Européen, le projet ELSA (Energy Local Storage Advanced System, stockage local avancé de l’énergie) cherche à produire une solution de stockage commercialisable pour lisser la demande d’électricité. Il est mené dans 5 pays sous la coordination de Bouygues Energie et Services avec une dizaine de partenaires. Pour Joseph Beretta, "les processus existent aujourd’hui et les protocoles de communication véhicule-infrastructures seront finalisés à la fin de l’année. Ce qui manque, c’est un système de régulation, d’orchestration".

Tests biaisés ?

Même s’il salue ces recherches, Eric Nottez est formel : "tous ces tests sont réalisés sur des batteries neuves ou quasi-neuves, pas en fin de vie ! Nous avons reçu des batteries précocement usagées. Elles sont hétérogènes et imprévisibles. Ces solutions de stockage ne marchent pas avec des batteries en fin de vie. La seule chose qui marche, c’est de démanteler totalement la batterie et de la reconstruire". C’est en tout cas la conclusion d’années de recherche & développement menées en partenariat avec le CEA Tech (Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives) dans le cadre du projet Phoenix. Il s’agit d’un programme de construction de batteries neuves issues à 80% de matériaux recyclés démantelés puis reconstitués, qui a donné lieu à la signature de contrats avec de grands constructeurs, comme Peugeot. L’ambition : 25 millions d’euros d’investissement d’ici 5 ans pour l’installation d’une usine de fabrication à Viviez, dans l’Aveyron.

La filière de recyclage sera t’elle prête d’ici 2020/2025, quand les volumes de batteries en fin de vie commenceront à arriver ? "Il faut l’espérer’" répond Marie Cheron, qui regrette l’absence de l’économie circulaire de la mobilité électrique dans le discours politique actuel, "même si son potentiel économique reste difficile à mesurer".

 

 

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