De la poudre rose de sulfate de cobalt, des granulés verts de sulfate de nickel et de la poussière blanche de lithium. Voilà ce qui devrait bientôt sortir de la ligne de l’usine pilote de recyclage des batteries de véhicules électriques d’Eramet. Inauguré le 14 novembre, le site de 800 m², logé dans le centre de R&D du groupe minier à Trappes (Yvelines), encore désert, n’a pas encore commencé à produire. Mais il constitue une étape cruciale pour le groupe, qui veut se tailler une place sur le marché disputé des métaux critiques des batteries électriques et prévoit d’investir dans deux usines de recyclage à Dunkerque.
La réglementation européenne – qui va imposer des taux de métaux recyclés aux constructeurs automobiles – et la croissance vertigineuse des besoins en métaux de batteries aiguisent l’appétit autour de la réutilisation des batteries en fin de vie. «La mine du futur, c’est la mine secondaire», jure Christel Bories, la PDG d’Eramet.
Une usine 1 000 fois plus grande en projet
En Europe, les projets de recyclage se multiplient. Eramet, lui, planche sur le sujet depuis 2019 avec le groupe Suez. Avec des rôles bien répartis, en fonction des spécificités de chacun : à Suez revient la production de la black mass, la première étape du recyclage, qui consiste à broyer les cellules de batteries en une poudre noire très fine, après les avoir débarrassées des principaux éléments de plastiques, d’aluminium et de câbles électriques. Eramet intervient sur la deuxième partie du procédé : celui de la récupération, par hydrométallurgie, du cobalt, du nickel et du lithium amalgamé dans la black mass. Et ce à des niveaux de qualité et de pureté suffisantes pour les réutiliser ensuite dans de nouvelles batteries.
C’est cette deuxième étape qui va être opérée, à l’échelle industrielle, dans l’usine pilote de Trappes, dans lequel le minier a investi 10 millions d’euros, dont 2 millions d'euros de subventions. Avec une capacité de traiter 5 tonnes de blackmass, le site se veut une version en modèle réduit de la future usine, mille fois plus grosse, que le groupe prévoit à Dunkerque. Elle devrait produire 250 kg de lithium, autant de cobalt et 1 tonne de nickel par an.
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Pour y parvenir, la black mass doit d’abord être dissoute dans des cylindres de plastique blanc de la taille d’un gros sac de sport. La solution est ensuite purifiée dans une autre succession de grosses bonbonnes, où elle est progressivement débarrassée des résidus de cuivre, d’aluminium et de fer, puis du graphite. «C’est là où nous faisons la différence. C'est l’étape clef pour atteindre la qualité batterie», souligne Frédéric Martin, le responsable du projet recyclage pour Eramet, qui a déposé deux brevets sur son procédé. L’addition de solvants permet ensuite de séparer les différents métaux et d’extraire le nickel de la solution, puis le cobalt et en dernier le lithium.
Un modèle économique encore à définir
L’usine pilote doit permettre de valider les rendements du procédé, qui doit atteindre plus de 90% de récupération des métaux, et déterminer la consommation de la future usine, notamment en eau et réactifs. Le lithium, cobalt et nickel produits vont aussi être transmis aux constructeurs automobiles et fabricants de batteries pour vérifier qu’ils sont conformes à leurs attentes et les faire qualifier.
Ces résultats pèseront dans la décision finale de construction de l’usine métallurgique de Dunkerque qui devrait intervenir à la fin de l’année 2024, pour un démarrage de la production dès 2027. A plein régime, elle devrait avoir une capacité de production annuelle 1 000 tonnes de lithium, 1 000 tonnes de cobalt et 5 000 tonnes de nickel.
Mais un autre paramètre pèse dans la balance. Christel Bories veut s’assurer de la rentabilité du recyclage des batteries. «Il faut que l’on ait une meilleure compréhension du modèle économique. On ne veut pas être des simples transformateurs à façon de l’industrie automobile», juge la PDG d’Eramet. Des discussions sont toujours en cours avec les constructeurs automobiles. Mais Stellantis avance déjà une co-entreprise avec Orano.
Une usine de black mass en 2025
La question centrale est celle du prix auquel les constructeurs et les gigafactories revendront leurs rebuts de production de cellules. Les rebuts qui représentent de l’ordre de 10% à 30% de la production des gigafactories, devraient constituer l’essentiel de l’approvisionnement de l’usine de recyclage dans les premières années, même si le recyclage des batteries en fin de vie monte doucement en puissance.
La décision des deux partenaires Suez et Eramet de construire une seconde usine à Dunkerque, positionnée sur la production de black mass devrait en revanche être plus rapide et fait moins de doute. Le projet, dans lequel Suez devrait être majoritaire, est beaucoup moins capitalistique. L’investissement devrait être validé début 2024, pour un démarrage en 2025 de la production de black mass. Le modèle économique fait aussi moins de doute. L’usine qui devrait employer une centaine de personnes, devrait s’approvisionner notamment auprès des futures gigactories ds Hauts-de-France, avec une capacité de traiter 200 000 batteries par an. «Pour des questions de sécurité, le transport des batteries est complexe et coûteux», pointe Sabina Soussan, la patronne de Suez.
