Flux de recyclage spécialisés pour les piles et batteries

Les piles et batteries ne sont pas toutes recyclées ensemble au sein d’un seul et même processus. Elles sont séparées en fonction de leur composition chimique et réparties entre des flux de recyclage spécialisés pour récupérer des métaux spécifiques, des composés et d’autres matériaux importants issus de différents types de piles et batteries.

Pour chaque composition chimique, il existe différentes méthodes de recyclage à travers le monde. Pour présenter clairement ce secteur diversifié, nous avons élaboré un aperçu général et simplifié qui reprend les étapes de recyclage les plus courantes. Selon leur composition chimique, certaines étapes peuvent être omises, ajoutées ou répétées, mais les processus de base restent en grande partie les mêmes.

Étape 0 : Trier et préparer

Après la collecte et le tri, chaque flux est envoyé à un partenaire de recyclage spécifique, spécialisé dans le recyclage d'un ou plusieurs types de piles et batteries. Certains recycleurs disposent d'une phase de préparation pour vérifier les piles et batteries entrantes en termes de déchets ou d'impuretés dans le flux. Cela peut également inclure le lavage ou un certain prétraitement des batteries.

Entrée : piles et batteries issues de l'installation de tri

Sortie :

Piles et batteries triées (vers l'étape suivante)
Piles et batteries mal triées
Déchets

0.1 Décharge

Certaines piles et batteries usagées contiennent encore une charge électrique importante, ce qui peut être dangereux lors des étapes ultérieures du processus de recyclage. C'est pourquoi la plupart d’entre elles sont d'abord complètement déchargées. L’énergie électrique est alors transformée en chaleur afin de garantir un environnement de travail sûr pour le reste du processus.

Pour les petites piles et batteries portables, cela se fait généralement en les immergeant dans un bain de saumure (une solution d'eau salée) à température ambiante. Il existe également d'autres méthodes, telles que l'immersion dans de l'azote liquide ou la décharge par pyrolyse.

Certaines entreprises de recyclage déchargent les piles et batteries en les raccordant à une charge électrique, ce qui leur permet de récupérer l'énergie restante. Cependant, cette méthode n'est économiquement viable que pour les batteries de plus grande taille, comme celles utilisées dans les véhicules électriques. La récupération de l'électricité à partir de cellules usagées reste pour l'instant surtout de nature académique.

Entrée : Piles et batteries triées

Sortie :

Piles et batteries déchargées (vers l'étape suivante)
Solution de décharge
Charge électrique (parfois)

Défis liés à la décharge des piles et batteries

La décharge des piles et batteries usagées produit de grandes quantités de chaleur, ce qui constitue un gaspillage d’énergie et est difficile à gérer. Lorsqu'elles sont immergées dans une solution saline, les batteries de plus grande taille peuvent même présenter un risque d'explosion, car l'électricité libérée peut scinder les molécules d'eau en oxygène et en hydrogène. Dans de tels cas, il est préférable de connecter la batterie à une résistance, bien que cela génère également une grande quantité de chaleur, qui doit être dissipée d'une manière ou d'une autre. Actuellement, diverses organisations dans le monde travaillent sur des méthodes permettant de récupérer cette énergie électrique et la stocker pour une utilisation ultérieure.

0.2 Méthodes contrôlées pour amener les piles et batteries à l'étape de broyage

Selon les machines utilisées lors du broyage, il peut être nécessaire de gérer à la fois la vitesse d'alimentation des piles et batteries et leur position à l'entrée.

Cela se fait généralement avec un système d'alimentation par étapes ou un système vibrant, qui aligne progressivement les piles et batteries et les achemine à une vitesse contrôlée vers l'étape suivante : le broyage.

Étape 1 : Comminution

La comminution est le processus de « réduction » de matériaux, notamment des minéraux ou des métaux, en petites particules ou fragments. Pour les batteries de plus grande taille, ce processus est souvent précédé par le démontage jusqu'au niveau des modules ou des cellules, permettant ainsi de manipuler les composants individuels de manière plus sûre et plus efficace.

Le résultat est souvent désigné sous le nom de masse noire, qui contient les composants électrochimiques internes de la batterie.

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Étape 2 : Séparation physique / mécanique

Il existe différents processus pour réaliser la prochaine étape du recyclage des piles et batteries. Ceux-ci peuvent être combinés de diverses manières, selon les caractéristiques spécifiques des piles et batteries à recycler.

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Vers l’étape suivante
À ce stade, le polymère ou le métal constituant l'enveloppe extérieure des piles et batteries a été retiré par comminution et au moyen de diverses étapes de séparation. Il ne reste que les composants électrochimiques internes, autrement dit la masse noire. Ces composants varient considérablement selon le type de pile ou de batterie. À partir de ce stade, le processus de recyclage devient plus spécifique. Quoi qu'il en soit, la métallurgie, sous une forme ou une autre, constitue presque toujours l’étape suivante du processus.

Étape 3 : Distillation métallurgique

La métallurgie est une branche de la science et de la technologie qui étudie les propriétés des métaux ainsi que leur production et purification. Cela se fait généralement par le biais de la pyrométallurgie, l'hydrométallurgie, ou d'une combinaison des deux.

Dans les processus de recyclage direct, ces étapes métallurgiques sont réduites au minimum afin de récupérer plus efficacement les matériaux de valeur, tout en limitant la consommation d'énergie et l'impact environnemental.

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Étape 4 : Sortie

Une fois que tous les matériaux valorisables ont été séparés, vient la dernière étape du processus de recyclage : envoyer les flux traités vers des usines, des entreprises de transformation des métaux, des installations externes de purification ou vers une réutilisation générale. Cela varie selon le matériau dans chaque installation de recyclage au niveau mondial. Les organisations locales peuvent avoir besoin de lingots de plomb ou de granulés, de métaux d’une pureté de 99% ou de mélanges d'alliages pouvant être utilisés pour divers objectifs dans la construction, etc. D’autres matériaux moins valorisables sont employés comme combustible pour les fours de fusion.

L'offre et la demande, la réglementation locale et les objectifs éthiques/environnementaux déterminent le résultat final de chaque processus de recyclage.

Vous trouverez ci-dessous un aperçu en pourcentage des éléments pouvant être recyclés pour chaque type de pile ou de batterie en pourcentage.

Alcalines et zinc-carbone

23,75 %	Fer	Recyclage
5,01 %	Métaux non-ferreux (zinc et cuivre)	Recyclage
21,13 %	Oxydes de Waelz (pour la production de zinc)	Recyclage
4,02 %	Carbone (agit comme agent réducteur dans le processus)	Autre valorisation matière
11,67 %	Scories (éliminées)	Déchets
6,41 %	Plastiques (incinération avec valorisation énergétique)	Valorisation énergétique
2,34 %	Électrolyte (incinération avec valorisation énergétique)	Valorisation énergétique
25,67 %	Scories de recyclage	Recyclage
Total = 100 %	Total des matériaux valorisables	88 %

Remarque

Les pourcentages dans les tableaux représentent les éléments potentiels qui peuvent être récupérés à partir de la masse noire de différents types de piles et batteries après traitement dans un four Waelz. Cette technique récupère principalement le zinc (Zn), tandis que d'autres éléments, tels que le manganèse (Mn), peuvent être partiellement perdus dans les scories. Il existe des technologies alternatives de four permettant de récupérer à la fois le Zn et le Mn.