C’est l’un des points morts du recyclage des batteries au lithium. «Aujourd’hui, 80% de la matière qui compose les batteries est en passe d'être recyclée : des solutions existent pour la récupération du cuivre ou du lithium... Ce n’est pas le cas du graphite», rappelle Pascal Gilbert, administrateur d’Europlasma et directeur de sa filiale chinoise, Europlasma Environmental Technologies. De formation d’ingénieur, l’homme est l’un des nouveaux visages du groupe technologique français basé dans les Landes, repris par la société Zigi Capital à la barre du tribunal de commerce en 2019.
Aux-côtés de la relance des Forges de Tarbes (Hautes-Pyrénées) ou du traitement des déchets dangereux, le recyclage du graphite est l’un des créneaux privilégiés de la stratégie de rebond de l’entreprise, qui a réalisé 14,5 millions de chiffre d’affaires en 2022 et compte plus de 190 salariés. Depuis janvier 2023, Europlasma travaille sur le sujet en Chine, où il a annoncé en novembre dernier la mise en place d'un pilote industriel, dont le coût de quelques centaines de milliers d’euros est financé par le fonds chinois régional Hangzhou Jinyao New Energy Technology.
Retrouver la forme d'origine du graphite
Le graphite est l’ingrédient principal des anodes des batteries au lithium, dont il représente de l’ordre d’un tiers du poids. Les enjeux d’approvisionnement de ce matériau entièrement composé de carbone ont longtemps été délaissés par les fabricants de batteries, en raison de son coût raisonnable (comparé à d’autres métaux critiques) et de la possibilité de le produire de manière synthétique. Mais en 2023, les mécanismes de contrôle des exportations mis en place par la Chine, qui domine toute la chaîne de valeur du matériau, ont remis le sujet en haut de la pile. «Traiter du graphite pour le marché des batteries reste onéreux. Recycler un graphite déjà mis en forme pour produire une nouvelle électrode est une source d’économie et permet de valoriser un produit de seconde main», ajoute Pascal Gilbert. Tout en reconnaissant que remettre le graphite à neuf est un véritable défi technologique, qui n’est encore industrialisé nulle part dans le monde.
Il faut en passer par la chimie pour comprendre la stratégie d’Europlasma. Le graphite utilisé dans les batteries, tout d’abord, se caractérise par sa structure lamellaire très ordonnée dans laquelle se stockent et se retirent, au fil des charges et des décharges, les ions lithium qui transportent l’énergie. «On peut comparer le graphite à un empilement de feuilles de carbone, dont la structure est polluée et se déforme avec le vieillissement», décrit Pascal Gilbert. Un phénomène qui explique pourquoi les batteries perdent en capacité de stockage avec le temps… et qui empêche de réutiliser directement le graphite usagé. D’autant plus que ce dernier se retrouve souvent pollué lors du recyclage des batteries, au cours duquel une multitude d’étapes mécaniques et chimiques ultra-agressives viennent séparer les matériaux.
Technologie plasma
C’est à ce graphite dégradé que s’attaque Europlasma. «Pour faire simple, nous utilisons des attaques chimiques pour purifier la matrice graphite, et ensuite un traitement thermique pour lui redonner sa forme», détaille Pascal Gilbert, en reconnaissant que cette méthode est très inspirée de «publications académiques issues des Etats-Unis, de la Chine ou du Japon». Pour se distinguer parmi les nombreuses jeunes pousses sur le créneau dans le monde (American Battery Technology Company, Ascend Elements, NuEnergy, Green Graphite, …), Europlasma compte sur son savoir-faire technologique dans la maîtrise de la torche à plasma.
«C’est l’ADN d’Europlasma depuis sa création en 1992 d’utiliser cette technologie plasma, initialement développée par le secteur aérospatial, pour l’intégrer dans des procédés du domaine civil», vante le dirigeant. «C’est, à la différence d'un brûleur, une source de chaleur qui permet d’atteindre des températures de plusieurs milliers de degrés sans combustion et en maîtrisant les conditions chimiques pour obtenir selon les besoins un milieu oxydant (en présence d’oxygène), réducteur ou neutre», explique-t-il, sans hésiter à présenter cette brique technologique comme un outil parfait pour atteindre les conditions de traitement thermique exigées par le graphite de qualité batterie.
«Nous avons démontré notre procédé dans notre laboratoire en Chine, reste maintenant à arriver à l’échelle de l’industrie», conclut Pascal Gilbert, en louant la qualité et la réactivité de la recherche chinoise et les soutiens financiers à l’innovation dans le pays. Si tout se passe comme prévu, le pilote fonctionnera d'ici un an. Viendra ensuite une unité industrielle qu'Europlasma espère voir démarrer en 2026 ou 2027. L’accord signé par Europlasma, qui se positionne en qualité de fournisseur de technologie, réserve la propriété intellectuelle du procédé en Chine au fond Hangzhou Jinyao New Energy Technology, qui sera donc à la tête de l’opération (dans laquelle l’entreprise pourra néanmoins prendre des parts). «Mais nous sommes propriétaires de notre procédé dans le reste du monde», souligne Pascal Gilbert, convaincu de devenir une «pièce indispensable» à laquelle feront appel les recycleurs de batteries.
