Par Steven Shackell
Les véhicules électriques (VE) ont amorcé une révolution dans l'industrie automobile et ont permis aux consommateurs et aux transports commerciaux de passer à l'ère de la décarbonisation. Cependant, les fabricants de VE sont critiqués pour leur empreinte carbone plus élevée que celle des fabricants de véhicules à moteur à combustion interne (ICEV) et pour la production de systèmes de batteries qui contiennent des matières premières rares et créent des déchets dangereux.
Au cours de ces dernières années, l'industrie des véhicules électriques a fait des progrès considérables pour minimiser l'empreinte carbone du cycle de vie des véhicules électriques et permettre des applications de seconde vie ou le recyclage de leurs systèmes de batteries. Cet article examine la manière dont les véhicules électriques sont recyclés ou réutilisés et identifie les possibilités d'économie circulaire de l'industrie des véhicules électriques en vue de la décarbonisation.
Durabilité des batteries de véhicules électriques
Bien que les véhicules électriques ont une empreinte carbone supérieure à celle des ICEV pendant le processus de fabrication, ils produisent moins de la moitié des émissions totales d'un ICEV pendant toute leur durée de vie. Cependant, à mesure que la demande et la production de véhicules électriques augmentent, la demande de matières premières et d'aimants de terres rares augmente également. Les VE nécessitent des aimants de terres rares pour leurs technologies de moteur et des matières premières telles que le lithium, le cobalt et le graphite pour les systèmes de batterie.
La production de ces systèmes de batterie contribue de manière significative à l'impact négatif sur l'environnement de la production de VE si les fabricants n'utilisent pas de matériaux recyclés. Ces matériaux sont des ressources limitées qui nécessitent de grandes opérations d'extraction, de vastes réseaux de transport et des processus de raffinement plus poussés pour pouvoir être utilisés dans des batteries.
Le lithium et le cobalt sont extraits dans des environnements qui sont physiquement et socialement sensibles, ce qui suscite des critiques et des doutes quant à leur durabilité éthique. Heureusement, la forte teneur en métaux et en matières premières des VE les rend intéressants pour le recyclage en fin de vie, ce qui incite les fabricants à rechercher des solutions minières durables et peut, à terme, limiter les besoins en matière d'exploitation minière.
Recyclage des véhicules électriques
Les véhicules électriques sont relativement plus simples à recycler que les ICEV. Ils comptent moins de composants généraux. Alors que le recyclage des VE est souvent associé au recyclage des batteries, il comprend néanmoins aussi des matières premières telles que le cuivre, l'acier et l'aluminium, utilisés pour la carrosserie et d'autres composants du véhicule.
Malheureusement, les matériaux recyclés peuvent subir des fluctuations de prix, ce qui les rend moins intéressants pour les entreprises et peut entraîner un gaspillage de matériaux. Pour relever les défis du recyclage des VE, l'économie circulaire du recyclage doit commencer au début de la conception du véhicule, avec des fabricants qui simplifient le recyclage intégral des véhicules et le rendent plus économique.
Le recyclage s'accompagne de défis. Les fabricants doivent concevoir une solution intermédiaire en matière d'utilisation des ressources. Par exemple, si un véhicule minimise les matières premières qu'il utilise, le besoin d'extraction minière initiale peut être réduit. Cependant, cela peut compliquer grandement le recyclage et la récupération de cette même matière première, rendant l'extraction nette initiale négative. Concevoir des VE faciles à réparer ou à recycler est la première étape d'une économie circulaire durable.
Recyclage des batteries de VE
L'aluminium et l'acier utilisés dans l'industrie du transport représentent environ un quart de la demande totale en aluminium et en acier de toutes les industries. Heureusement, il est prouvé depuis longtemps que ces matières premières sont recyclables via l'industrie ICEV. Cependant, le recyclage des batteries est un processus plus nouveau qui nécessite plusieurs étapes clés que les fabricants doivent intégrer dans leur conception dès le début de la vie d'une batterie.
Collecte, tri et notation
Les batteries des VE doivent être retirées des véhicules arrivés en fin de vie. Ce processus peut être dangereux, car les systèmes de batteries peuvent encore contenir une quantité importante d'énergie et nécessitent des techniciens qualifiés. Les fabricants doivent concevoir des systèmes de batteries pouvant être retirés en toute sécurité des carrosseries des véhicules afin de rationaliser ce processus. Les blocs batteries interchangeables pourraient également résoudre le problème des longs temps de charge liés aux VE, en remplaçant simplement le bloc déchargé par un bloc chargé à fond.
Chaque batterie qui est collectée doit être trié et notée sur base de différentes catégories. Par exemple, si un véhicule électrique tout neuf est victime d'un accident, la batterie peut conserver toute sa capacité et être réutilisable. Dans d'autres circonstances, les batteries de VE ont atteint leur fin de vie utile et sont alors qualifiées pour être recyclées.
Légende : bloc de batterie de VE contenant de nombreux modules de batterie
Démantèlement et récupération des matériaux
Les batteries qui ne peuvent pas être utilisées dans des applications de seconde vie passent par un processus de démantèlement. Les modules et les cellules de batterie sont retirés du bloc batterie automobile et les composants sont déchiquetés pour séparer et exposer les différents matériaux.
Le processus de déchiquetage crée une variété de matériaux qui, selon le type de déchiquetage et la composition des batteries recyclées, sont triés avant de subir d'autres traitements. Le processus de déchiquetage crée généralement une « masse noire » composée de cathodes et d'anodes de batterie qui peut ensuite subir des procédés de pyro-métallurgie (fonte) ou d'hydro-métallurgie (lessivage) visant à extraire les matières premières telles que le lithium, le cobalt, le manganèse et l'aluminium.
Les procédés de recyclage desbatteries aux ions de lithium actuelles peuvent récupérer 95 % des matières premières utilisées à l'origine, pour ne laisser que 5 % de matériaux recyclés inutilisables. Selon le Ministère de l'économie des États-Unis, une tonne de lithium de qualité batterie peut être produite en recyclant 28 tonnes de batteries aux ions de lithium usagées, au lieu d'extraire 250 tonnes de minerai.
Réutilisation des batteries de VE
La détermination d'objectifs de fabrication visant à maximiser la recyclabilité pourrait décourager les stratégies de réutilisation des batteries. En 2022, Nature a identifié que cela pourrait être le cas avec les VE et leurs systèmes de batterie : la demande de matériaux pour les nouveaux véhicules entraîne le recyclage de ces matériaux plutôt que la prolongation de leur utilisation dans les véhicules existants par le biais de réparations.
La réutilisation des batteries des VE devrait être l'objectif principal des fabricants, afin que les systèmes de batteries conservent leur capacité et leurs performances aussi longtemps qu'il est raisonnablement possible de le faire. Par exemple, si un véhicule électrique flambant neuf est victime d'un accident et que le système de batterie peut être réutilisé en toute sécurité, ces batteries peuvent être réutilisées pour des systèmes de stockage d'énergie portables, le stockage d'énergie renouvelable ou d'autres applications afin de prolonger leur durée de vie avant de les recycler. Le reste du véhicule, notamment l'acier et l'aluminium de la carrosserie, peut être recyclé.
Cycle des batteries de VE
Les véhicules électriques sont à l'origine d'une transformation vers la décarbonisation de l'industrie des transports, même si leur empreinte carbone initiale est plus élevée et qu'ils nécessitent des matériaux rares pendant leur fabrication. Les progrès de l'industrie des véhicules électriques en matière de fabrication, de recyclage et de réutilisation des batteries forgent une économie circulaire des ressources naturelles, essentielles à la mobilité durable et à la préservation de l'environnement. Les fabricants de VE doivent trouver un équilibre entre la réduction de leur empreinte carbone et l'optimisation de l'utilisation des ressources pour un avenir plus propre, tout en répondant aux demandes des clients.
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