L'évolution du recyclage des piles et batteries

En raison de l'utilisation croissante des appareils électroniques portables, des outils à batterie et des véhicules électriques, les piles et batteries sont plus populaires que jamais. Il en va de même pour la nécessité de les recycler. Les gens sont de plus en plus conscients de leur impact sur l'environnement, ce qui a conduit à une plus grande focalisation sur le recyclage et un traitement sûr et durable des piles et batteries en fin de vie.

De plus, les matériaux utilisés dans les piles et batteries au lithium-ion pourraient bientôt devenir plus rares, car les chaînes d'approvisionnement peinent à suivre la demande croissante. Des méthodes de recyclage efficaces pourraient potentiellement offrir une source de matériaux pour de nouvelles piles et batteries.

Dans certains pays, les piles et batteries sont encore principalement jetées comme déchets ménagers, tandis que dans d'autres pays, plus de 65 % des piles et batteries domestiques sont recyclées.

Un nouveau cadre réglementaire

Le recyclage des piles et batteries a longtemps été encadré par des seuils minimaux — un pourcentage de piles et batteries devant être collectées et recyclées. Cette approche évolue désormais de manière significative. Avec le règlement UE 2023/1542 du Parlement européen et du Conseil du 12 juillet 2023, les ambitions sont considérablement revues à la hausse.

Les objectifs généraux d'efficacité du recyclage augmentent : d'ici 2025, au moins 75 % des piles et batteries au plomb et 65 % des piles et batteries au lithium devront être recyclées. D'ici 2030, ces chiffres passeront respectivement à 80 % et 70 %.

Mais le changement le plus marquant est l'introduction d'objectifs de récupération des matériaux pour certains métaux critiques.

Matière	2027	2031
Cobalt	90%	95%
Cuivre	90%	95%
Nickel	90%	95%
Plomb	90%	95%
Lithium	50%	80%

Ces objectifs reflètent la reconnaissance croissante que les matériaux contenus dans les piles et batteries sont des matières premières critiques. Alors que la demande pour ces métaux dépasse de plus en plus souvent l'offre disponible, la pression réglementaire pour les récupérer efficacement ne fera qu'augmenter.

Recyclage du vieux et du neuf

Certaines piles et batteries anciennes, comme les batteries au plomb-acide souvent utilisées dans les voitures, sont déjà très efficacement recyclées. Cela est dû à leur composition simple et au fait que la technologie pour les recycler est relativement simple. En revanche, les technologies de recyclage des types de piles et batteries plus récents sont encore en cours d'optimisation, car leur structure et leur chimie sont plus complexes. À mesure que de nouvelles chimies de piles et batteries sont développées, de nouvelles technologies seront également nécessaires pour les recycler.

Les piles boutons sont devenues de plus en plus populaires avec la miniaturisation croissante de l'électronique dans notre vie quotidienne. Les piles et batteries au lithium-ion sont devenues beaucoup plus populaires ces dernières années, notamment avec l'émergence des véhicules électriques fonctionnant à base de cellules lithium. Cela a eu un impact énorme sur la production et le recyclage des piles et batteries telles que nous les connaissons. De nouveaux processus, innovations et réglementations sont mis en place pour garantir la récupération responsable du lithium et d'autres ressources précieuses dans les piles et batteries. Dans le même temps, d'autres types de piles et batteries ont disparu au cours des dernières décennies, remplacés par de meilleures alternatives ou retirés de la production en raison de préoccupations environnementales. Par exemple, les batteries nickel-cadmium sont progressivement remplacées par des batteries nickel-hydrure métallique, qui offrent une densité énergétique améliorée et ne contiennent pas de cadmium toxique. Les batteries NiMH sont à leur tour progressivement éliminées en faveur des batteries au lithium-ion en raison de leur densité énergétique supérieure.

Défis du recyclage : piles et batteries intégrées

Outre l'optimisation des technologies de recyclage en raison de structures et de chimies de piles et batteries plus complexes, il existe un autre défi important : le fait que de nombreux nouveaux appareils électroniques utilisent une pile ou batterie "intégrée" plutôt qu'un composant démontable. Cela représente un défi pour le recyclage futur des piles et batteries, car cela limite les voies par lesquelles une pile ou batterie peut être recyclée. Les appareils avec des piles ou batteries intégrées nécessitent en effet un démontage spécialisé par un technicien expérimenté pour retirer la piles ou batterie avant qu'elle puisse être recyclée.

Il est essentiel que les fabricants accordent davantage d'attention à la recyclabilité lors de la phase de conception des piles et batteries. En concevant les piles et batteries avec la fin de leur vie utile à l'esprit, il deviendra nettement plus facile de les démonter et de récupérer davantage de matériaux lors du processus de recyclage. Cette approche de conception tournée vers la recyclabilité peut considérablement améliorer les taux de récupération et réduire les coûts de traitement.

Broyer vs. démonter

Les méthodes actuelles de recyclage des piles et batteries impliquent souvent de broyer les piles et batteries en petits morceaux. Cela facilite la récupération de certains matériels, mais complique le traitement ultérieur. En revanche, les méthodes de recyclage nouvelles et orientées vers l'avenir utilisent l'automatisation et la robotique pour le démontage des piles et batteries. Cela peut améliorer la sécurité et l'efficacité et nous permet de récupérer des composants de pile ou batterie entièrement intacts, prêts à être réutilisés directement dans la production de nouvelles piles et batteries.

Le besoin de flexibilité

Les méthodes de recyclage basées sur le démontage devront être très flexibles pour traiter une large gamme de piles et batteries provenant de différents appareils. Certains fabricants développent déjà des robots avancés capables de le faire. Par exemple, Apple a présenté des robots intelligents capables de démonter leurs téléphones pour les recycler.

Cela représente une excellente solution pour les fabricants qui reprennent leurs propres produits pour les recycler. Toutefois, les entreprises de recyclage plus générales devront développer des solutions plus complexes et flexibles pour traiter un éventail plus large de différentes piles et batteries et appareils.

Recyclage direct et biolixiviation
Ces dernières années, l'attention s'est accrue autour des "méthodes de recyclage direct", visant à travailler de manière plus efficace, à récupérer davantage de matériaux et à économiser de l'énergie par rapport aux approches traditionnelles de recyclage. Ces techniques de recyclage direct conservent la structure des matériaux des piles et batteries, permettant leur réutilisation plus directe dans la fabrication de nouvelles piles et batteries.

Les chercheurs développent également de nouvelles techniques innovantes, telles que la biolixiviation, qui utilisent des processus biologiques pour extraire des métaux précieux des piles et batteries. Toutefois, ces technologies émergentes doivent encore démontrer leur faisabilité commerciale et leur efficacité à grande échelle.

Saviez-vous que ... c'est une question de taille ?

Pour certains types de piles et batteries, il est particulièrement difficile d'améliorer les pourcentages de récupération des matériaux. Les petites piles et batteries issues des appareils mobiles finissent souvent dans les déchets ménagers au lieu d'être traitées via les canaux de recyclage de piles et batteries appropriés.

Pour les batteries plus grandes des véhicules électriques, les taux de récupération sont beaucoup plus élevés, grâce à une réglementation stricte au sein de l'industrie, des itinéraires prescrits pour le traitement des véhicules en fin de vie, et des infrastructures déjà efficaces.

Qu'en est-il des véhicules électriques ?

On s'attend à ce que l'industrie des véhicules électriques continue de croître de manière spectaculaire, ce qui signifie qu'il y aura une augmentation considérable du nombre (et de la taille) des piles et batteries qui devront être recyclées dans les années à venir. Cela a conduit au développement de nouveaux processus de recyclage des piles et batteries, avec un focus particulier sur les piles et batteries au lithium-ion, puisque ces piles et batteries rechargeables sont destinées à alimenter de nombreux appareils électriques modernes.

Le retrait de ces batteries du véhicule est laborieux, et une fois retirées, elles doivent être démontées et les modules individuels testés pour déterminer s'ils peuvent être réparés, réutilisés ou recyclés. Tout ce processus est lent lorsqu'il est effectué manuellement, mais il est possible de l'accélérer grâce à l'automatisation et à la robotique intelligente.

Recyclage des batteries de véhicules électriques

Il existe plusieurs méthodes pour recycler les batteries des véhicules électriques, qui sont dérivées d'autres processus utilisés pour le traitement des équipements électriques et électroniques en fin de vie.

Les procédés pyrométallurgiques sont attractifs en raison de leur flexibilité : ils peuvent traiter une large gamme de chimies, de tailles et de qualités de batteries, avec peu de tri ou de prétraitement préalable. En opérant à haute température, ils détruisent en toute sécurité les électrolytes, les liants et les matières organiques, ce qui simplifie le traitement en aval. Ils permettent également de récupérer efficacement des métaux précieux tels que le cobalt, le nickel et le cuivre. Toutefois, la pyrométallurgie n'est pas optimisée pour la récupération complète des matériaux — le lithium, l'aluminium et le manganèse se retrouvent généralement dans le laitier, d'où ils ne peuvent pas être récupérés de manière économiquement viable.

C'est là qu'intervient l'hydrométallurgie, qui joue un rôle complémentaire. Grâce à la lixiviation chimique et aux techniques de séparation, les métaux — dont le lithium — sont extraits et purifiés sélectivement à partir de la masse noire, avec des taux de récupération pouvant atteindre 95 %, conformément aux objectifs européens. Elle permet également de produire des matériaux de qualité batterie, prêts à être directement réutilisés dans la fabrication de nouvelles piles et batteries.

Dans la pratique, les installations de recyclage modernes combinent de plus en plus ces deux approches : la pyrométallurgie pour sa robustesse et sa flexibilité à l'entrée, l'hydrométallurgie pour sa précision et une récupération maximale des matériaux.

À quoi ressemble l'avenir ?

La technologie des piles et batteries continue de progresser, avec des fabricants développant des piles et batteries toujours plus sophistiquées à l'aide de matériaux moins coûteux. Il existe désormais des piles et batteries rechargeables qui ne contiennent ni cobalt, ni nickel, ni lithium. Bien que cela représente une avancée en termes de durabilité et de réduction des coûts, cela crée une contradiction importante pour l'industrie du recyclage : lorsque les piles et batteries contiennent des matériaux moins précieux, l'intérêt économique à les récupérer diminue, ce qui augmente les coûts de recyclage. Cette paradox pose des défis majeurs pour l'économie future du recyclage des piles et batteries.

En outre, les installations de recyclage en Europe restent relativement petites. À l'avenir, il sera crucial de développer ces installations et d'implémenter une standardisation dans l'industrie pour réduire les coûts et améliorer l'efficacité. Seulement à travers des opérations de recyclage plus grandes et plus standardisées, l'industrie pourra espérer atteindre les économies d'échelle nécessaires pour rendre le recyclage des piles et batteries économiquement viable à un niveau continental.