Le rôle crucial du recyclage pour surmonter la pénurie imminente de batteries

Les batteries lithium-ion sont riches en métaux précieux, qui peuvent être récupérés et réutilisés, ce qui réduit le besoin de nouvelles activités minières et préserve des ressources naturelles limitées.

Les batteries lithium-ion sont largement utilisées dans les véhicules électriques.

Les batteries lithium-ion (Li-ion) sont vitales à la fois pour le secteur de l’énergie et en tant que composants clés des véhicules électriques (VE). Selon une étude de GlobalData, les VE représenteront 28 % du marché total des véhicules légers (VL) d’ici 2028 et, à terme, la majeure partie de la production de VL dans les années 2030, les ventes mondiales de VE passant de trois millions en 2020 à environ 17,3 millions d’ici 2025[i].

Le rôle crucial du recyclage dans la production de batteries

Vos initiatives en matière de recyclage des batteries vont-elles assez loin ? Le marché des batteries de stockage d’énergie est estimé à plus de 10 milliards de dollars américains d’ici à 2026, mais le lithium – le principal composant – est une ressource limitée. Pour éviter les pénuries, il doit être utilisé avec précaution.

Cette montée en puissance des VE, associée à une croissance annuelle considérable de l’électronique grand public et du stockage de l’énergie, signifie que le marché total du stockage de l’énergie par batterie est estimé à 10,84 milliards de dollars US d’ici 2026[ii].

Cependant, GlobalData signale qu’il y aura probablement une pénurie mondiale de batteries, grave mais temporaire, d’ici 2025 en raison de l’augmentation de la demande de VE, associée à une pénurie de métaux extraits et raffinés pour les batteries[iii] en raison d’un manque d’investissement dans de nouvelles mines de lithium, de cobalt, de nickel et de manganèse au cours des cinq dernières années.

L’industrie s’efforce désormais de réduire sa dépendance à l’égard des matériaux rares et d’investir massivement dans le développement de nouvelles technologies de batteries. Plus important encore, le secteur est en train de créer une industrie mondiale de recyclage des batteries, qui devrait jouer un rôle important pour compenser les pénuries d’approvisionnement à court terme.

Pourquoi y a-t-il une pénurie de minéraux essentiels ?

La Chine domine actuellement le marché mondial du lithium, contrôlant 60 % de la capacité de traitement et de raffinage. Elle contrôle également d’importantes mines de lithium, de cobalt, de nickel et de graphite. La Russie, qui possède les quatrièmes réserves mondiales, devait devenir le deuxième producteur de éléments rares du monde après la Chine.  Cependant, les projets ont été gelés en raison de la guerre entre la Russie et l’Ukraine, qui possède par ailleurs les plus grandes réserves de lithium d’Europe, estimées à environ 500 000 tonnes[iv]. Les États-Unis et l’Europe s’efforcent désormais de construire leurs propres chaînes d’approvisionnement en batteries et de développer leurs capacités de recyclage afin de réduire leur dépendance à l’égard de la Chine.

Si la capacité de production de batteries devrait être suffisante pour répondre aux besoins immédiats de la planète, l’ensemble du processus de fabrication a besoin d’une mise à niveau, avec une mise en place considérable de nouvelles capacités à l’échelle mondiale. Par exemple, il existe actuellement des plans pour des centaines de gigafactories de batteries dans le monde entier. Cependant, il existe une menace réelle de manque de matières premières à faible coût et faciles à purifier pour alimenter ces usines de batteries.

En réponse, les producteurs de batteries se concentrent sur l’innovation pour améliorer les facteurs de performance tels que l’allègement, l’augmentation de la densité énergétique et l’allongement du cycle de vie. Les fabricants de cellules utilisent des logiciels de simulation et l’IA pour développer de nouveaux matériaux, des combinaisons chimiques et trouver de nouvelles efficacités dans le processus de fabrication.

Il n’en reste pas moins que les métaux clés qui dominent actuellement la scène (lithium, cobalt et nickel) sont de plus en plus difficiles à obtenir et à purifier, et qu’il y a eu un manque d’investissement à la fois dans l’expansion des mines et dans la mise en service de nouvelles mines. Bien que les marchés de capitaux commencent à soutenir à nouveau les nouveaux projets miniers, dans le cas du lithium, il faut au moins sept ans pour mettre en service une nouvelle mine.

Le rôle du recyclage des minéraux critiques

Une solution consiste à développer massivement l’industrie du recyclage des batteries et de leurs matériaux.

Dans une situation gagnant-gagnant, une industrie circulaire des batteries réduira non seulement la dépendance aux métaux rares extraits de mines, mais aussi les déchets et les émissions de carbone. Le recyclage des matériaux réduit également la dépendance à l’égard du rendement de la production minière, de la teneur en minerai, des quotas et des questions géopolitiques, qui rendent les marchés volatils. La réduction de l’impact environnemental de l’exploitation minière et du développement des produits aura un effet positif sur les règles de divulgation des émissions et sur l’accès aux financements verts. La directive actualisée de l’UE sur le recyclage des batteries a fixé des objectifs de récupération du lithium à partir de batteries recyclées de 50 % d’ici 2027 et de 80 % d’ici 2031[v].

Le recyclage des minéraux critiques permet non seulement de réduire la dépendance à l’égard d’un marché imprévisible et volatil, mais aussi de faire baisser les prix des matières premières, le recyclage étant appelé à devenir un élément important de la diversification de la chaîne d’approvisionnement. Les États-Unis, l’Europe et la Chine investissent aujourd’hui massivement dans des usines de recyclage de batteries. McKinsey prévoit que les revenus annuels du recyclage des batteries de VE, de la collecte à la récupération des métaux, passeront d’un peu plus de 2 milliards de dollars en 2022 à 95 milliards de dollars en 2040[vi].

Solutions de broyage et de recyclage clés en main

Frewitt est une entreprise suisse qui réalise des avancées majeures dans le secteur de la production et du recyclage des batteries. Grâce à son expertise en matière de broyage de poudres depuis 1946, Frewitt a la capacité de broyer les composants clés des batteries tels que le graphite et le lithium, qui sont essentiels pour les véhicules électriques à faible émission de carbone. De plus, la technologie de Frewitt peut augmenter l’efficacité de la réduction de la taille des solides en vrac des ingrédients singuliers des batteries et des matériaux composites, contribuant ainsi à réduire les déchets.

Les propriétés physiques des ingrédients des batteries varient considérablement et sont sensibles à la température, ce qui nécessite des étapes de traitement complexes. Pour recycler les matériaux en vue de leur réutilisation dans les composants des batteries, il est essentiel de procéder à un conditionnement, à une réduction de la taille et à un calibrage approprié, et tous les ingrédients doivent avoir une composition homogène en vue de leur réutilisation. Les matériaux recyclables des batteries, qui comprennent les matériaux conducteurs, les boîtiers métalliques, les cathodes et les assemblages d’anodes, doivent être fragmentés, séparés et criblés avant d’être traités en aval.

À cette fin, Frewitt offre son expertise en combinant des concasseurs, des émotteurs et des extracteurs afin de préconditionner les matériaux recyclables pour le broyage et le calibrage en aval, et l’entreprise peut adapter son équipement pour répondre aux besoins des clients – de l’échelle du laboratoire aux niveaux de production à haut volume.

Frewitt propose des solutions complètes clé en main, mais peut également fournir des composants essentiels pour l’intégration dans des lignes de recyclage préexistantes. L’entreprise propose également des options telles que la détection des objets métalliques étrangers, ce qui permet de préserver la qualité et la conductivité des ingrédients des piles.

[i] GlobalData Thematic Research: Technology Batteries November 2023
[ii] GlobalData: Thematic Research: Technology Batteries in Power
[iii] GlobalData: Thematic Intelligence Technology, Batteries, November 2023
[iv] https://www.energymonitor.ai/tech/electrification/russia-ukraine-war-critical-minerals-energy-transition/
[v] Globaldata: Thematic Intelligence Technology: Tech, Media, & Telecom Predictions 2024, December 2023
[vi] GlobalData: Thematic Intelligence Technology, Batteries, November 2023