Recyclage des batteries

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Schéma de recyclage des piles lithium-ion.

La collecte et le recyclage des batteries est l'activité visant à récupérer les métaux toxiques, rares, précieux ou économiquement valorisables présents dans les batteries, ou d'autres composants des batteries (acides et plastique 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 effet 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.

L'essor des véhicules électriques et hybrides augmente le volume de batteries mises sur le marché, renforçant les enjeux environnementaux de gestion en fin de vie de ces batteries.

Jusqu'en 2009 les quantités recyclées étaient faibles. Elles étaient collectées par divers opérateurs pour être recyclées, mais sans garantie de traçabilité (ces batteries pouvaient être broyées au même titre que des batteries au plomb) ni de recyclage ou valorisation de toutes les matières (polluantes ou non). 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 cela ils se sont rapprochés d’industriels du recyclage et de la récupération qui affirment pouvoir garantir la traçabilité de la collecte à l’émission du certificat de recyclage

Types[modifier | modifier le code]

En théorie, tous les types de batteries peuvent être recyclés, et devraient légalement l'être dans la plupart des pays.

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[Quoi ?], les VRLA battery (en), les batteries de motocyclettes ainsi que certaines batteries commerciales.

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

Plusieurs villes offrent un service de recyclage des batteries au plomb. Dans certains états américains et certaines 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 - plus encore que le recyclage industriel[5] - en particulier cause de saturnisme (maladie qui a beaucoup diminué pour sa part qui était due au plomb dans l'essence, mais qui reste une des pathologies de la pauvreté et de l'exclusion[6],[7]

À titre 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[8].

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

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

Les batteries de puissance qui équipent notamment les véhicules électriques et hybrides sont étudiées pour répondre à des normes de sécurité. Tant qu’elles sont dans leur emplacement prévu, c’est-à-dire dans le véhicule, et tant que ce véhicule n'est pas accidenté ou en fin de vie, il n’y a selon les fabricants aucun danger ni risques. Cependant extraire ces batteries de leur logement (pour échange standard, pour recyclage ou en fin de vie du véhicule) peut s’avérer dangereux à différents niveaux :
- Au niveau environnemental : Toute batterie contient des électrolytes et des métaux lourds qui, s’ils ne sont pas entièrement et proprement récupérés sont susceptibles de polluer ; ce pourquoi elles doivent être collectées pour être recyclées.
- Pour l’humain : 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 en manipulerait sans équipement de protection[9].

La réglementation européenne[modifier | modifier le code]

La Directive Batterie 2066/66/CE spécifie dans son 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 »[10]. »
Ce principe de Responsabilité Elargie du Producteur (REP) signifie 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 dangereux et un déchet toxique.

En pratique, un constructeur automobile souhaitant commercialiser un véhicule électrique ou hybride en Europe 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 son 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 la 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 est à leur égard plus souple que pour les batteries au plomb ou au nickel-cadmium car les technologies employées étant plus récentes il a été jugé nécessaire de laisser un délai d'adaptation des sociétés de recyclage qui doivent mettre en oeuvre des méthodes de collectes et recyclage adaptées à ces nouvelles batteries
(

Ainsi la SNAM dit avoir en 2010-2013 investi plus de 6,5 millions d’euros pour dimensionner ses sites de traitement ; avec 25% de son chiffre d’affaires investi chaque année pour l’Hygiène, la Sécurité et l’Environnement[11].

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 peut atteindre 70%. 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[12], dopées par un coût en carburant qui tend à augmenter[13], par des aides de l’État afin de rendre le parc de véhicules roulants plus décarboné et propre, et par choix de certains automobilistes q.

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 pour 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[réf. nécessaire]. Il s’agit principalement de poussières de filtration ou de boues de station de nettoyage des installations[réf. nécessaire].

-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[14].

-Véhicules accidentés
Certains véhicules accidentés sont détruits lors de l'accident (incendies notamment) ou considérés comme économiquement irréparables. Dans le second cas ses batteries sont théoriquement collectées sur le lieu de l'accident ou à partir des centres de traitement des véhicules hors d’usage (VHU).

-Fin de vie
Les batteries de véhicules hybrides et électriques tendent à avoir la même durée de vie que les véhicules qu’elles équipent. La durée de vie des batteries peut cependant être plus courte, selon l'utilisation du véhicule, les conditions climatiques, les modes de recharge employés… En fin de vie des véhicules, les batteries doivent être extraites par les centres agréés puis collectées et recyclées.

Volonté des constructeurs automobiles[modifier | modifier le code]

À l’instar des manufacturiers pneumatiques via Aliapur, certains 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, précurseurs dans ce domaine ont été confrontés à des volumes importants de batteries en fin de vie à faire recycler, en raison du nombre de mises sur le marché de leurs véhicules hybrides depuis le début des années 2000 en Europe et du succès qu’ils y on trencontré depuis[15].

Jusqu’en 2009, pour des quantités encore relativement faibles de batteries en fin de vie, ces dernières étaient collectées par divers opérateurs pour être recyclées. Cependant, la traçabilité était imparfaite 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 activement contribué à créer une filière dédiée et une traçabilité du détenteur de la batterie en fin de vie jusqu’au certificat de recyclage émis par une société agréée[16].

Après deux ans de test réalisés avec des ingénieurs venus du Japon, Toyota France a choisi en 2010 la SNAM pour assurer la collecte, le recyclage et la traçabilité des batteries en fin de vie. Sur cette base Toyota Motors Europe a décidé en 2011 de déployer la filière SNAM dans toute l'Europe[17]. Depuis d’autres constructeurs (Peugeot, Citroën, Honda, Volkswagen, Audi, Seat, Skoda, BMW) ont rejoint cette filière SNAM[18] qui est ainsi 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), un procédé combinant les principales technologies nécessaires au recyclage, à un coût maîtrisé. Les procédés mécaniques (broyeurs, densitomètres , séparateurs magnétiques) assurent le broyage et le tamisage en particules plus ou moins fines, avec séparation des métaux.
Les procédés thermiques (fours à pyrolyse, distillation et fusion) détruisent les matières organiques, avec captation des polluants contenus dans les cellules, tout en séparant les métaux en fonction de leur température de fusion. Les lingots sont ensuite expédiés en fonderie. L’hydrométallurgie en étape finale permet de récupérer, purifier les fractions les plus fines et pour partie les plus recherchées comme le cobalt, le lithium ou les terres rares[19].

Pistes d’amélioration du recyclage des batteries[modifier | modifier le code]

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

L’objectif des fabricants est ici d’allonger la durée de vie des batteries, en partenariat avec les constructeurs automobiles. Toutefois, le vieillissement des cellules fait que les batteries finissent par ne plus de stocker assez d’énergie pour les besoins du conducteur. Ces cellules peuvent encore servir à d’autres applications moins énergivores lors d'une « deuxième vie » ( « second use ») qui permet de retarder le plus possible le recyclage ultime, c’est-à-dire le retour à la matière première. Ceci permettrait 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.

Des partenariats semblent se tisser autour de cet enjeu entre les manufacturiers de batteries, incorporateurs (constructeurs automobiles) et recycleurs, encore confidentiels en raison d'investissements lourds restent encore à réaliser.


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

La filière cherche à mieux récupérer la fraction de métaux précieux qui composent les batteries. Pour cela des partenariats entre recycleurs et centres de recherche sont conclus. En mars 2014, le CEA (Commissariat à l’Énergie Atomique) et la SNAM se sont ainsi 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 (...)[20].

Récupérer les métaux permet notamment de diminuer le coût de recyclage des batteries, car la valeur des métaux tels que les terres rares (La, Ce, Nd, Pr), le cobalt, le nickel, le cuivre, l’aluminium, le manganèse compense une partie du coût de collecte et traitement des batteries, permettant dans certaines filières l’autofinancement. La motivation écologique des metteurs sur le marché se double ainsi d'une motivation économique[21].

L’activité de recyclage et de récupération réduit :

  • 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.

  • le risque géopolitique en allant vers une indépendance européenne passant par la possibilité de s’approvisionner dans les déchets 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…).

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,‎ , p. 291-298 (ISSN 0378-7753, DOI 10.1016/j.jpowsour.2003.12.026)
  2. Aliapur
  3. (en) « Battery recycling in USA »(ArchiveWikiwixArchive.isGoogleQue faire ?), United States Environmental Protection Agency
  4. (en) « Battery Recycling », Battery Council International
  5. Uzu, G., Sauvain, J. J., Denys, S., Tack, K., Pradere, P., & Dumat, C. (2009, October). Evaluation de l'exposition humaine au plomb par ingestion et inhalation de PM10 et PM2, 5 émises par une usine de recyclage de batteries. In 2. Rencontres nationales de la recherche sur les sites et sols pollués (p. NC). ADEME Editions. Angers.
  6. 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.
  7. Camara, B., Absa, L., Faye, P. M., Cabrale, M. N., Fall, M., Toure, A., ... & Diouf, A. (2010). P165-Récupération du plomb de batteries et saturnisme à Dakar, Sénégal. Archives de pédiatrie, 17(6), 91.
  8. 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)
  9. Article paru dans la revue AUTO RECYCLAGE n°108 - Novembre 2013
  10. Directive Européenne 2006/66/CE
  11. http://www.ladepeche.fr/article/2014/03/06/1833419-decazeville-eric-andrieu-eurodepute-en-visite-a-la-snam.html
  12. http://www.automobile-propre.com/dossiers/voitures-electriques/chiffres-vente-immatriculations-france/
  13. http://france-inflation.com/graph_super.php
  14. CNET-France Toyota étend sa garantie de batterie hybride jusqu'à 10 ans
  15. http://www.ladepeche.fr/article/2014/07/03/1912085-snam-un-nouveau-partenariat-avec-bmw.html
  16. http://www.snam.com/fr_FR/show/9/press.html
  17. http://www.ladepeche.fr/article/2010/10/13/926019-viviez-la-snam-se-prepare-a-un-nouveau-marche.html
  18. http://www.lesechos.fr/04/10/2013/LesEchos/21536-114-ECH_snam-recyclera-les-batteries-honda.htm
  19. Tanong, K. (2016). Récupération par voie hydrométallurgique des métaux à partir des déchets de piles mélangées (Doctoral dissertation, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique).
  20. http://www.cea.fr/technologies/partenariat-sur-le-recyclage-des-batteries-en-fi-134822
  21. 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]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]