L’habitude de la filière nucléaire, peut-être, qui communique assez peu ? C’est en toute discrétion que le spécialiste de l’uranium Orano (ex-Areva, ex-Cogema) a monté, courant 2020, un consortium pour développer une solution innovante de recyclage en boucle fermée des batteries lithium-ion des véhicules électriques. Baptisé Recyvabat (recyclage et valorisation de batteries), il rassemble les recycleurs Paprec et MTB Manufacturing, un spécialiste lyonnais du broyage de câbles, le fabricant de batteries Saft, filiale de TotalEnergies, et le CEA.
Ensemble, ils ont un projet de recherche et développement de rupture de 22 millions d’euros sur trois ans, dont 6,1 millions financés par le plan de relance et 334000 euros de la Région, pour réussir à extraire des batteries les éléments critiques et stratégiques en termes d’approvisionnement, comme le lithium, le cobalt et le nickel, à un très haut niveau de pureté, dit électronique, afin de pouvoir les utiliser dans la fabrication de nouvelles batteries. Un vrai défi technique et économique.
Dans les pas d'Eramet et Veolia
Les technologies actuelles d’hydrométallurgie utilisées par les miniers comme Eramet, ou des recycleurs comme Veolia, ne permettent pas d’atteindre des niveaux de qualité suffisants pour réaliser un recyclage en boucle fermée, pour refaire des batteries en recyclant des batteries. Or l’Europe prépare une réglementation exigeante, qui prévoit l’obligation à partir de 2030 d’incorporer un certain taux de cobalt (12%), de nickel (4%), de lithium (4%) et de plomb (85%) recyclés dans les batteries industrielles ou pour véhicule électrique.
Pour être prêt à répondre à la demande des fabricants de batteries, comme le suédois Northvolt, Eramet travaille avec Suez et BASF depuis 2019 dans un projet Relieve, financé par l’Europe. Veolia s’est aussi lancé, en partenariat avec Solvay et Renault. Orano vient donc leur emboîter le pas, suite à quelques mois de travaux avec le CEA Liten, menés dans le cadre d’une volonté de « trouver des relais de croissance en lien avec la transition écologique et basés sur ses compétences », explique Didier David, directeur du projet recyclage de batteries au niveau du groupe.
Une black mass purifée
Justement, ses compétences - et celles du CEA - en matière de sûreté issues du nucléaire l’ont amené vers une approche un peu différente du recyclage des batteries en boucle fermée. Alors que les deux premier consortiums misent beaucoup sur l’amélioration de la technologies d’hydrométallurgie et des composants chimiques permettant d’extraire les métaux rares de la black mass, ce mélange obtenu par broyage des cellules après leur démantèlement, Orano mise sur l’amont.
Valoriser aussi le graphite et les métaux non-ferreux
« L’originalité de notre procédé de démantèlement est de rendre les modules inertes, en supprimant toute charge résiduelle et risque d’explosion ou d’incendie lors du traitement mécanique du broyage, sans utiliser la pyrométallurgie (très forte chaleur) », explique Didier David. La black mass « peu dégradée » ainsi obtenue comporterait alors beaucoup moins d’impuretés et faciliterait l’extraction à un meilleur niveau de pureté des métaux et composés critiques comme le lithium, le nickel, le cobalt et le manganèse. Cette approche permettrait aussi, en amont, de récupérer le graphite des anodes, le cuivre et l’aluminium qui entrent dans la composition des batteries.
Reste à le démontrer. Pour cela Orano va installer plusieurs pilotes dans son nouveau Centre d’innovation en métallurgie extractive (CIME) de Bessines-sur-Gartempe (Haute-Vienne), dans lequel le groupe a investi 25 millions d’euros. Les nouveaux laboratoires et équipements, où travaillent 66 personnes, seront inaugurés en septembre. Orano espère avoir en 2023 « les éléments décisionnels » pour investir dans des unités industrielles. « On n’a pas encore décidé du site où pourrait avoir lieu l’hydrométallurgie, mais le prétraitement pourrait être réalisé dans plusieurs centres, au plus près des centres de collecte » avance l’expert d’Orano.
