Il faut gagner Harjavalta, en Finlande, pour se départir de l’idée que les batteries au lithium ne se recyclent pas. Depuis avril 2023, cette ville abrite l’une des premières usines d’Europe dédiées à cette tâche. L’installation chimique où s’enchevêtrent tuyaux et cuves rutilants prouve que les métaux critiques qui servent à stocker l’énergie dans les véhicules électriques peuvent être récupérés après usage. Il a fallu dix ans à l’énergéticien finlandais Fortum pour maîtriser en conditions industrielles les deux grandes étapes du recyclage des batteries lithium-ion. Le prétraitement d’abord, qui a lieu à Ikaalinen à une centaine de kilomètres, consiste à décharger totalement les batteries, à retirer leur enrobage d’aluminium et de câbles puis à broyer finement les cellules et à tamiser le tout pour obtenir ce que l’industrie appelle la 'black mass' : un concentré des matériaux de valeur des batteries (dont le lithium, le nickel et le cobalt). À Harjavalta a lieu la deuxième étape : dissoudre cette black mass dans de l’acide pour séparer les matériaux et éliminer les impuretés. Un raffinage dit hydrométallurgique qui réutilise le maximum de métaux critiques au sein de nouvelles batteries.
Le procédé donne des sueurs froides aux ingénieurs méthode, qui doivent composer avec la diversité des batteries et leur propension à prendre feu ! «Le marché européen croît rapidement, d’environ 20% par an. Nous voulons en être un acteur majeur en traitant 90000 tonnes de batteries en Europe d’ici à 2030», prévoit Tero Holländer, qui dirige l’activité batteries de Fortum. Un pari aussi ambitieux que partagé dans le monde de la mobilité électrique. Pour la première fois, une industrie naissante se soucie dès le berceau de sa circularité. L’impératif d’apparaître le plus “vert” pour flatter la fibre écolo des clients, mais aussi de prosaïques considérations de souveraineté – l’Europe produit très peu de métaux critiques – fait du recyclage une poule aux œufs d’or. D’autant qu’avec le règlement sur les batteries voté par l’Union européenne à l’été 2023, les débouchés sont garantis. Des taux de récupération des métaux critiques sont fixés : 50% du lithium et 90% du cobalt, du cuivre et du nickel pour 2027. Pour grimper à 80% et 95% à partir de 2031. Dans les années 2030, les cathodes des nouvelles batteries devront même intégrer 16% de cobalt et 6% de lithium et de nickel recyclés. Assez pour construire un marché.
«Le recyclage des batteries c’est la mine de demain»
«Notre dynamique suit les réglementations qui arrivent», confirme Marc Ferreol, le directeur de la branche démantèlement de Suez. Le recycleur travaille avec Eramet pour installer deux usines à Dunkerque (Nord) capables de traiter 200 000 batteries par an. Le prétraitement commencera en 2025, le raffinage un peu plus tard. Un partenariat typique : Suez valorise son expertise dans la récolte et le broyage des déchets tandis qu’Eramet – qui a ouvert un pilote de taille industrielle sur son site de R&D à Trappes (Yvelines) mi-novembre – adapte les procédés d’hydrométallurgie utilisés dans les minerais. «C’est la mine de demain : dans une quinzaine d’années, on pourra recycler massivement les véhicules en fin de vie pour diminuer les besoins en métaux primaires», justifie Julien Masson, le directeur de la stratégie d’Eramet. Orano se positionne aussi et prévoit une usine de raffinage à Dunkerque et une coentreprise avec le constructeur automobile Stellantis pour s’occuper du prétraitement… Une multitude d’autres acteurs sont dans les starting-blocks et hésitent, à l’instar de Solvay et de Veolia, qui travaillent ensemble mais ont pris du retard dans leur usine pilote.
L’analogie avec la ruée vers l’or, sa fièvre et ses incertitudes, est tentante. Cette fois, elle a lieu sur le Vieux Continent. «Nous allons là où sont les clients. Le prétraitement, notamment, doit être fait là où les déchets sont générés, et pour de nombreux acteurs automobiles, l’Europe est l’épicentre de l’électrification», explique Tim Johnston, le président exécutif et cofondateur de la start-up canadienne Li-Cycle qui se développe des deux côtés de l’Atlantique. Son modèle : de petits centres de production disséminés produisent de la black mass – en France, une usine est prévue à Harnes (Pas-de-Calais) cette année – pour nourrir des hubs de recyclage à l’échelle continentale. Si elle obtient les autorisations requises, la start-up s’installera au sein d’une raffinerie de Glencore en Sardaigne, via une coentreprise. A contrario, la plupart des recycleurs se rapprochent des usines de batteries, pour utiliser leurs chutes de production en attendant l’arrivée des voitures en fin de vie.
Des candidats presque trop nombreux pour le marché
Chimistes, constructeurs automobiles, métallurgistes, fabricants de batteries, jeunes start-up disruptives... Les candidats au métier de recycleur de batteries semblent presque trop nombreux. «Le marché européen apparaît très fragmenté», analyse Ilka von Dalwigk, qui suit le sujet au sein de l’EIT InnoEnergy. L’hydrométallurgie, qui affiche les meilleurs taux de récupération, semble déjà gagner la partie. La stratégie gagnante reste à construire. Le premier enjeu sera d’alimenter les usines, en compétition entre elles et avec l’étranger. «Une grande partie de la black mass peut être exportée vers l’Asie, puis transformée en matériaux de batterie qui sont ensuite revendus à l’Europe», alerte Ilka von Dalwigk, en citant des acteurs asiatiques comme le singapourien TES ou le coréen SungEel. Ceux souhaitant garder les métaux sur place multiplient donc les partenariats avec les grands constructeurs et les récupérateurs de véhicules hors d’usage, ou avec les giga-usines de batteries dont elles visent les rebuts. Par exemple, la start-up grenobloise Mecaware doit installer un pilote directement sur le site de R&D du fabricant de batteries Verkor. Le modèle économique n’est pas certain non plus.
Théoriquement, produire une tonne de matériel de batterie recyclé pourrait rapporter 600 dollars estime McKinsey, mais tout dépend du coût du recyclage par rapport au prix du métal. Les réglementations européennes devraient certes garantir un premium aux métaux de seconde main, mais celui-ci est à négocier au cas par cas... Pas sûr non plus qu’il soit possible, comme Fortum, de faire longtemps payer aux constructeurs le service d’élimination de leurs batteries, des déchets toxiques dont ils sont responsables mais qui peuvent devenir prisés dans un contexte de lutte pour les matières premières. Alors que les taux d’intérêt grimpent, les derniers arrivés pourraient être refroidis par cette économie circulaire encore inexistante.
Selon cette logique, le CEA-Liten et Orano ont développé un procédé sans broyage qui sépare les métaux actifs du graphite, afin de limiter les étapes chimiques et d’imaginer réutiliser le graphite au sein de nouvelles batteries. D’autres suivent une voie différente. Ils espèrent transformer l’hydrométallurgie, à l’instar de la start-up grenobloise Mecaware, qui a levé 40 millions en octobre pour industrialiser son procédé à base d’amines et de CO2, dont l’alliance doit permettre de séparer progressivement tous les métaux de black mass en peu d’étapes. Un travail sans fin puisque les recycleurs de batteries s’adaptent constamment aux chimies émergentes de batteries ?
