Recyclage des batteries

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
Aller à : navigation, rechercher
Schéma de recyclage des piles lithium-ion.

Le recyclage des batteries est une activité visant à récupérer les métaux toxiques, rares ou précieux présents dans les batteries, ou d'autres composants des batteries (acides notamment).

Il vise aussi à réduire la quantité de batteries retrouvée dans les ordures ménagères (en dépit du tri sélectif] quand et là où il existe, et en dépit des interdictions et logos précisant que les piles et batteries ne doivent pas être jetées avec les ordures ménagères).

Les batteries sont en effets l'une des sources d'accumulation dans l'environnement de certains métaux lourds et d'autres produits chimiques pouvant mener à la contamination du sol et la pollution de l'eau[1].

Le recyclage des piles et batteries est une activité très polluante, et dangereuse pour la santé et l'environnement si elle n'est pas pratiquée de manière conforme aux bonnes pratiques du recyclage des métaux non ferreux.

Avec l’essor des véhicules électriques et hybrides, le volume de batteries mises sur le marché devient une problématique environnementale lorsque se pose la question de la gestion de leur fin de vie.
Jusqu’en 2009, pour des quantités encore relativement faibles, elles étaient collectées par divers opérateurs afin d’être recyclées. Cependant, la traçabilité n’était pas pleinement assurée car ces batteries pouvaient être broyées au même titre que des batteries au plomb. Ainsi, les matières, pour certaines polluantes, n’étaient pas récupérées afin d’être valorisées.
À l’instar des manufacturiers pneumatiques[2], les constructeurs automobiles ont souhaité bénéficier d’une filière identifiée, traçable et sûre pour le recyclage des batteries de leurs véhicules. Pour y parvenir, ils se sont rapprochés d’industriels maîtrisant les techniques de recyclage et de récupération à même de garantir la traçabilité depuis la collecte jusqu’à l’émission du certificat de recyclage


Types[modifier | modifier le code]

La plupart des types de batteries peuvent et devraient être recyclés.

Certaines le sont plus que d'autres. Ainsi, aux États-Unis, les batteries au plomb ne sont recyclées qu'à près de 90 %[3],[4]. D'autres types, tels les batteries alcalines. rechargeables (nickel-cadmium (Ni-Cd), nickel-hydrure métallique (Ni-MH), lithium-ion (Li-ion) et nickel–zinc (Ni-Zn)), peuvent aussi être recyclés.

Batteries au plomb[modifier | modifier le code]

Batteries au plomb récupérées par un garagiste et destinées au recyclage.
Recyclage du plomb de batteries au plomb.

Ce type recoupe, entre autres, les batteries de voiture, de cart de golf, les batteries portables (en), les VRLA battery (en), les batteries de motocyclettes ainsi que certaines batteries commerciales.

On recycles ces dernières en les passant à la meule, neutralisant l'acide et séparant les polymères du plomb. Le matériel ainsi récupéré est recyclé de plusieurs manières, dont la reconstruction de nouvelle batteries.

Plusieurs villes offrent un service de recyclage des batteries au plomb. Dans certains États américains et provinces canadiennes, les batteries au plomb sont consignées.

Batteries oxyde d'argent-zinc[modifier | modifier le code]

Principalement utilisées dans les montres, les jouets et certains équipements médicaux, les batteries oxyde d'argent-zinc contiennent une petite quantité de mercure.

Risques[modifier | modifier le code]

Toutes les batteries contiennent des produits toxiques et/ou dangereux.

Leur recyclage artisanal est une source grave de danger pour l'environnement et la santé, notamment quand il est pratiqué par des procédés de démantèlement et de fusion en plein air. Il est en particulier cause de saturnisme qui a beaucoup diminué pour sa part qui était due au plomb dans l'essence, mais il reste une des pathologies de la pauvreté et de l'exclusion[5]

À tire d'exemple, en France, dans l'île de la Réunion, un dépistage de routine par l’institut de veille sanitaire a mise en évidence un cas de saturnisme infantile grave en 2008–2009 dans un quartier pauvre de la commune du Port, alors que le saturnisme avait jusqu'alors été exceptionnel à la Réunion (10 cas environ, chez des adultes dans les années 1980, suite à utilisation de mortiers contenant du plomb pour préparer des aliments. Un nouveau dépistage a ciblé le voisinage et des analyses de sol ont été faites près du domicile de l'enfant et une enquête environnementale a été étendue au quartier, avec une sensibilisation des familles résidentes (287 personnes vivant dans 87 foyers) encourageant les parents à faire dépister les enfants de moins de six ans et les femmes enceintes. Les analyses ont montré que le sol était pollué en surface dans tout le quartier (jusqu'à 5 200 mg/kg, soit plus de 300 fois le bruit de fond pédogéochimique de l'île. 76 nouveaux cas de saturnisme plombémie dépassant 100 μg/L ont été mis en évidence par le dépistage (pour 148 personnes prélevées (soit 51 %). Toutes les victimes avaient moins de 15 ans (âge médian = 5,6 ans). La médiane des plombémies était de 196 μg/L (102–392 μg/L). Cette pollution et le problème sanitaire induit ont été attribués au recyclage sauvage dans le quartier de batteries de véhicules ou à d'autres activités diffuses de récupération de métaux[6].

Filière automobile électrique & hybride[modifier | modifier le code]

Enjeu environnemental & sécurité des personnes[modifier | modifier le code]

Les batteries de puissance, qui équipent les véhicules électriques et hybrides, sont étudiées pour répondre à des normes strictes en termes de sécurité. Lorsqu’elles sont dans leur emplacement prévu, c’est-à-dire dans le véhicule, il n’y a aucun danger ou risque. Cependant, lorsque ces batteries doivent être extraites de leur logement (pour échange standard, pour recyclage), elles peuvent s’avérer dangereuses à différents niveaux :
- Au niveau de l’environnement : comme toute batterie, elles contiennent des solvants et des métaux lourds qui, s’ils ne sont pas récupérés sont susceptibles de polluer l’environnement. C’est la raison pour laquelle elles doivent être collectées pour être recyclées.
- Pour l’homme : ces batteries sont conçues pour libérer instantanément 100% de leur puissance afin de propulser un véhicule. Mêmes déchargées et non utilisées pendant plusieurs mois, elles peuvent toujours contenir une énergie résiduelle suffisante pour électrocuter toute personne qui manipulerait l’une d’entre elles sans équipement de protection[7].

La réglementation européenne[modifier | modifier le code]

La réglementation européenne par la Directive Batterie 2066/66/CE spécifie dans l’article 28 que « En matière de responsabilité, les producteurs de piles et d'accumulateurs et les producteurs d'autres produits dans lesquels sont incorporés une pile ou un accumulateur sont responsables de la gestion des déchets de piles et d'accumulateurs qu'ils mettent sur le marché[8]. »

La Responsabilité Elargie du Producteur (REP) spécifie en synthèse que si un fabricant souhaite mettre sur le marché un produit manufacturé, il doit s’assurer qu’il existe ou doit mettre en place individuellement, un système de collecte en vue de recycler ce produit, qui en fin de vie, deviendra un déchet.

Dans la pratique, si un constructeur automobile désire commercialiser un véhicule électrique ou hybride en Europe, il doit s’assurer qu’il existe une filière de collecte et de recyclage de batteries de nouvelle génération sur le territoire de commercialisation. Elles sont considérées comme étant des batteries industrielles au sens du code de l’environnement – Article R543-125 5° : « Est considéré comme pile ou accumulateur industriel toute pile ou accumulateur conçu à des fins exclusivement industrielles ou professionnelles ou utilisé dans tout type de véhicule électrique ; »

Efficacité recyclage[modifier | modifier le code]

La Directive 2006/66/CE du Parlement Européen et du Conseil du 6 septembre 2006 relative aux piles et accumulateurs ainsi qu'aux déchets de piles et d'accumulateurs et abrogeant la directive 91/157/CEE définit dans l’annexe III – Partie B les rendements minimaux de recyclage :

« 3. Les processus de recyclage atteignent les rendements minimaux de recyclage suivants:
a) un recyclage d'au moins 65 % du poids moyen des piles et des accumulateurs plomb-acide, y compris un recyclage du contenu en plomb qui soit techniquement le plus complet possible tout en évitant les coûts excessifs;
b) un recyclage de 75 % du poids moyen des piles et des accumulateurs nickel-cadmium, y compris un recyclage du contenu en cadmium qui soit techniquement le plus complet possible tout en évitant les coûts excessifs; et
c) un recyclage d'au moins 50 % du poids moyen des autres déchets de piles et d'accumulateurs. »

Les batteries des véhicules hybrides et électriques de nouvelle génération qui équipent notamment les Toyota Prius, BMW i3 sont des batteries au Nickel-Métal-Hydrure ou au Lithium-Ion. Ces types de batteries entrent dans la catégorie « autres déchets de piles et d'accumulateurs » de la Directive 2006/66/CE.

La réglementation se veut plus souple que pour les batteries au plomb ou au nickel-cadmium car les technologies employées sont plus récentes et il est nécessaire de laisser un délai pour la mise à niveau des sociétés de recyclage. En effet, la mise sur le marché de ces nouveaux produits nécessite la mise en place d’investissements importants chez les recycleurs. À titre d’exemple, la SNAM, sur les années 2010-2013 a investi plus de 6,5 millions d’euros pour dimensionner ses sites de traitement. Chaque année, 25% de son chiffre d’affaires est investi pour l’Hygiène, la Sécurité et l’Environnement[9].

Grâce à la coopération avec les constructeurs automobiles, aux investissements réalisés, à la Recherche & Développement depuis 2008, la SNAM dépasse les seuils minimum imposés puisque le niveau de recyclage des batteries au Nickel-Métal-Hydrure atteint plus de 80%. Celui des batteries au Lithium-Ion est proche des 70%. L’écart provient de la jeunesse de cette famille de batterie et de la grande diversité des groupes électrochimiques (Lithium Polymère, Lithium Phosphate de Fer, Lithium-Air…). C’est la raison pour laquelle SNAM continue d’investir.

Prise de conscience générale[modifier | modifier le code]

De 2009 à 2014, le volume des ventes de véhicules hybrides et électriques ne cessent de croître[10], dopées par un coût en carburant qui tend à augmenter[11], par des aides de l’État afin de rendre le parc de véhicules roulants plus propre et aussi par une prise de conscience de la part des automobilistes qui pour certains d’entre eux vont jusqu’à adopter une éco-conduite.

Avec l’appui de l’État, les constructeurs automobiles adhérents et SNAM ont élaboré des synergies visant à maximiser la « recyclabilité » des batteries à différents stades de leur vie :

-Eco-conception
Les cellules sont testées afin d’identifier les éventuelles difficultés qui pourraient être rencontrées lors du recyclage des batteries. Une simple tête de vis non standard ou un serrage de couple inadapté peut entraîner des problématiques liées à la sécurité du personnel de recyclage.

-Déchets de production
Les déchets contenant des métaux lourds issus de la fabrication de ces cellules/batteries sont analysés puis traités. Il s’agit principalement de poussières de filtration ou de boues de station de nettoyage des installations.

-Garantie
Des batteries défectueuses peuvent être remplacées pendant la période de garantie du véhicule. Avec le retour d’expérience, Toyota a décidé en 2013 d’étendre la garantie de la batterie à 10 ans au lieu de 5 précédemment pour un kilométrage de 175.000km[12].

-Véhicules accidentés
Malheureusement, des accidents de la route se produisent et certains véhicules sont considérés comme irréparables économiquement. Les batteries sont collectées depuis les centres de traitement des véhicules hors d’usage (VHU).

-Fin de vie
Les batteries de véhicules hybrides et électriques sont conçues pour avoir la même durée de vie que les véhicules qu’elles équipent. La durée de vie des batteries peut être plus courte, cela dépend de l’utilisation du véhicule, des conditions climatiques changeantes, des modes de recharge employés… À la fin de la vie des véhicules, les batteries sont extraites par les centres agréés puis collectées pour être recyclées.

Volonté des constructeurs automobiles[modifier | modifier le code]

À l’instar des manufacturiers pneumatiques via Aliapur, les constructeurs automobiles ont souhaité bénéficier d’une filière identifiée, traçable et sûre pour le recyclage des batteries de leurs véhicules. La filière SNAM répond à ces exigences.

Les constructeurs automobiles japonais Toyota et Honda sont les précurseurs dans ce domaine. Ils se sont retrouvés confrontés à des volumes importants de batteries en fin de vie à faire recycler, compte tenu des premières mises sur le marché de leurs véhicules hybrides au début des années 2000 en Europe et du succès qu’ils rencontrent depuis plusieurs années[13].

Jusqu’en 2009, pour des quantités encore relativement faibles de batteries en fin de vie, ces dernières étaient collectées par divers opérateurs afin d’être recyclées. Cependant, la traçabilité n’était pas pleinement assurée car les batteries étaient assimilées à des batteries « industrielles » ou « automobiles » diverses dont certaines pouvaient être broyées au même titre que des batteries au plomb. Dès 2008, sous l’impulsion de sa filiale française, Toyota a été le premier constructeur à participer activement à la mise en place d’une filière qui permette une traçabilité depuis le détenteur de la batterie en fin de vie jusqu’au certificat de recyclage émis par une société agréée[14].

Après un long processus de test qui s’est déroulé sur une période de deux ans en collaboration avec des équipes d’ingénieurs venues spécialement du Japon, Toyota France a choisi en 2010 la SNAM afin d’assurer la collecte, le recyclage et la traçabilité des batteries en fin de vie. Sur la base des premiers tests industriels pour la collecte et le recyclage des batteries, Toyota Motors Europe a décidé en 2011 de déployer la filière SNAM sur l’ensemble des pays européens[15]. Depuis d’autres constructeurs automobiles comme Peugeot, Citroën, Honda, Volkswagen, Audi, Seat, Skoda, BMW ont rejoint la filière de recyclage SNAM[16]. Ainsi, SNAM est devenue la première filière européenne pour la collecte, la traçabilité & le recyclage de batteries industrielles issues des véhicules hybrides & électriques.

Procédés de recyclage : PROMETHEE[modifier | modifier le code]

Les derniers investissements réalisés par la SNAM ont permis l’optimisation des procédés de récupération des éléments à forte valeur ajoutée dans les batteries. Cela a donné naissance à « Prométhée » : Procédé de Recyclage Optimisé MEcanique Thermique Hydrométallurgique d'Éléments Électriques

Ce procédé combine les principales technologies nécessaires au recyclage, et ce à un coût maîtrisé. Les procédés mécaniques comme les broyeurs, les densitomètres et les séparateurs magnétiques vont permettre de broyer les matières, de les tamiser en particules plus ou moins fines et de séparer les métaux contenus. Les procédés thermiques comme les fours de pyrolyse, de distillation et de fusion vont permettre de supprimer les organiques, de capter les polluants contenus dans les cellules, de séparer les métaux en fonction de leur température de fusion. On obtient ainsi des lingots qui sont expédiés en fonderie pour la fabrication de nouvelles pièces (en acier inoxydable, en aluminium enrichi…). L’hydrométallurgie vient en étape finale afin de récupérer, purifier les fractions les plus fines mais aussi les plus recherchées comme le cobalt, le lithium ou les terres rares.

Quelles sont les pistes qui permettent d’améliorer le recyclage des batteries ?[modifier | modifier le code]

La deuxième vie : Second use[modifier | modifier le code]

L’objectif premier est d’allonger au maximum la durée de vie des batteries. Les fabricants de batteries, en partenariat avec les constructeurs automobiles, ont réalisé, et continue à le faire, des progrès sur la durée de vie de leur produits. Toutefois, le vieillissement des cellules fait que les batteries, après une période d’utilisation plus ou moins longue, ne permettent plus de stocker assez d’énergie pour propulser un véhicule. Les cellules peuvent toutefois servir à d’autres applications moins énergivores, il s’agit de la deuxième vie. Des partenariats sont en train de se tisser entre les manufacturiers de batteries, les incorporateurs (constructeurs automobiles) et recycleurs afin de mettre en place ce système. Cet aspect est encore à ce jour confidentiel car les enjeux sont importants et des investissements lourds restent encore à réaliser.

Le principal avantage de la deuxième vie, sous la forme du « second use », est de retarder le plus possible le recyclage ultime, c’est-à-dire le retour à la matière première. Ainsi, cela permet de limiter la pollution générée par la fabrication, le transport (les batteries sont principalement fabriquées en Asie) et la multiplication des traitements ultimes de ces batteries.

La récupération des métaux à forte valeur ajoutée[modifier | modifier le code]

Lorsque les batteries sont défectueuses, endommagées ou en fin de vie, elles sont collectées puis recyclées. Il est important de récupérer les fractions de valeur qui composent les batteries. Pour ce faire, des partenariats entre recycleurs et centres de recherche sont conclus. En mars 2014, le CEA (Commissariat à l’Énergie Atomique) et SNAM se sont associés pour améliorer les procédés de récupération de métaux critiques et stratégiques contenus dans des batteries Nickel-Métal-Hydrure et Lithium-Ion. Pour Eric Nottez, Président de SNAM : « afin de répondre aux demandes actuelles et futures des producteurs, ce partenariat permet d’anticiper la diversité des technologies prochainement mises sur le marché et d’installer les équipements nécessaires polyvalents aujourd’hui afin de traiter, recycler et récupérer les métaux contenus dans les batteries de demain. Cette collaboration s’inscrit dans la démarche SNAM basée sur les trois piliers : l’hygiène & sécurité, l’environnement et la productivité »[17].

Le principal avantage de la récupération des métaux est d’abaisser significativement le coût de recyclage des batteries. En effet, la valeur des métaux contenus tels que les terres rares (La, Ce, Nd, Pr), le cobalt, le nickel, le cuivre, l’aluminium, le manganèse permet de compenser le coût de traitement des batteries. Cela permet de proposer une solution de recyclage de ces batteries à un coût permettant l’autofinancement. Cela représente un véritable défi mais qui ajoute un aspect économique à la motivation écologique des metteurs sur le marché[18].

Un autre avantage, d’ordre plus stratégique, est de limiter les risques géopolitiques en offrant une indépendance européenne passant par la possibilité de s’approvisionner en métaux essentiels. Ainsi, si pour une raison politique ou économique, un pays accordait une exclusivité d’exploitation de ses gisements à un pays ou une entreprise autre, les métaux rares pourraient être récupérés, affinés, purifiés pour être réutilisés pour la fabrication d’appareils neufs (téléphones, écrans…).

L’activité de recyclage et de récupération permet de réduire : - les impacts environnementaux liés à l’extraction minière de matières premières (nickel, cobalt, cadmium) dans les pays lointains, et - les rejets en CO2 dans l’atmosphère liés à leur importation dans l’Union Européenne. De plus, la remise en circulation dans l’économie de ces matières permet de limiter l’enfouissement des déchets sur le territoire européen.


Notes et références[modifier | modifier le code]

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Battery recycling » (voir la liste des auteurs)

  1. (en) A. M. Bernardes, D. C. R. Espinosa et J. A. S. Tenori, « Recycling of batteries: a review of current processes and technologies », Journal of Power Sources, vol. 130, no 1-2,‎ mai 2004, p. 291-298 (ISSN 0378-7753, DOI 10.1016/j.jpowsour.2003.12.026)
  2. Aliapur
  3. (en) « Battery recycling in USA », United States Environmental Protection AgencyModèle:Deadlink
  4. (en) « Battery Recycling », Battery Council International
  5. Sinnaeve O, Berthier M, Guillard O, Perault MC & Oriot D (1999) Le saturnisme chronique chez l'enfant aujourd'hui. Une pathologie de la pauvreté et de l'exclusion. Archives de pédiatrie, 6(7), 762-767.
  6. Solet, J. L., Renault, P., Denys, J. C., Teulé, G., Dennemont, R. M., Domonte, F., ... & Polycarpe, D. (2013). Investigation et gestion d’un foyer de saturnisme infantile dans un quartier de la commune du Port, Île de la Réunion. Revue d'Épidémiologie et de Santé Publique, 61(4), 329-337. (résumé)
  7. Article paru dans la revue AUTO RECYCLAGE n°108 - Novembre 2013
  8. Directive Européenne 2006/66/CE
  9. http://www.ladepeche.fr/article/2014/03/06/1833419-decazeville-eric-andrieu-eurodepute-en-visite-a-la-snam.html
  10. http://www.automobile-propre.com/dossiers/voitures-electriques/chiffres-vente-immatriculations-france/
  11. http://france-inflation.com/graph_super.php
  12. http://www.cnetfrance.fr/cartech/toyota-etend-sa-garantie-de-batterie-hybride-jusqu-a-10-ans-39790745.htm
  13. http://www.ladepeche.fr/article/2014/07/03/1912085-snam-un-nouveau-partenariat-avec-bmw.html
  14. http://www.snam.com/fr_FR/show/9/press.html
  15. http://www.ladepeche.fr/article/2010/10/13/926019-viviez-la-snam-se-prepare-a-un-nouveau-marche.html
  16. http://www.lesechos.fr/04/10/2013/LesEchos/21536-114-ECH_snam-recyclera-les-batteries-honda.htm
  17. http://www.cea.fr/technologies/partenariat-sur-le-recyclage-des-batteries-en-fi-134822
  18. http://www.lesechos.fr/06/03/2013/LesEchos/21390-119-ECH_snam-produit-des-alliages-a-partir-de-batteries.htm

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Lien externe[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]