Le Jour de la Terre est le 22 avril, et son message habituel – prenez soin de notre planète – a reçu une urgence supplémentaire en raison des défis mis en évidence dans le dernier rapport du GIEC. Cette année, Ars se penche sur les technologies que nous couvrons normalement, des voitures à la fabrication de puces, et découvre comment nous pouvons renforcer leur durabilité et minimiser leur impact sur le climat.
Véhicules électriques, outils électriques, montres connectées : les batteries lithium-ion sont désormais partout. Cependant, les matériaux pour les fabriquer sont finis et leur approvisionnement a des implications environnementales, humanitaires et économiques. Le recyclage est essentiel pour y remédier, mais une étude récente montre que la plupart des batteries lithium-ion ne sont jamais recyclées.
Le lithium et plusieurs autres métaux qui composent ces batteries sont incroyablement précieux. Le coût du lithium brut est environ sept fois supérieur à ce que vous paieriez pour le même poids en plomb, mais contrairement aux batteries au lithium, presque toutes les batteries au plomb sont recyclées. Il y a donc quelque chose au-delà de l’économie pure en jeu.
Il s’avère qu’il y a de bonnes raisons pour lesquelles le recyclage des batteries au lithium n’a pas encore eu lieu. Mais certaines entreprises s’attendent à changer cela, ce qui est une bonne chose puisque le recyclage des batteries au lithium sera un élément essentiel de la transition vers les énergies renouvelables.
Cours de plomb
Quelle est l’extrême disparité entre les batteries au lithium et au plomb ? En 2021, le prix moyen d’une tonne métrique de carbonate de lithium de qualité batterie était de 17 000 $, contre 2 425 $ pour les principaux marchés nord-américains, et les matières premières représentent désormais plus de la moitié du coût des batteries, selon un rapport de 2021 de l’Agence internationale de l’énergie ( AIE).
Le déséquilibre du recyclage est également contre-intuitif en termes d’approvisionnement en matériaux frais. Les sources mondiales de lithium s’élèvent à 89 millions de tonnes, dont la plupart proviennent d’Amérique du Sud, selon un récent rapport de l’United States Geological Survey. En revanche, l’offre mondiale de plomb à 2 milliards de tonnes était 22 fois supérieure à celle du lithium.
Malgré la diminution de l’offre de lithium, une étude menée plus tôt cette année dans le Journal de l’Institut indien des sciences ont constaté que moins de 1 % des batteries lithium-ion sont recyclées aux États-Unis et dans l’UE, contre 99 % des batteries au plomb, qui sont le plus souvent utilisées dans les véhicules à essence et les réseaux électriques. Selon l’étude, les défis du recyclage vont de la technologie des batteries en constante évolution à l’expédition coûteuse de matières dangereuses en passant par une réglementation gouvernementale inadéquate.
Emma Nehrenheim, directrice de l’environnement chez Northvolt batteries, a déclaré que tout le monde s’attendait à ce que le plomb soit désormais éliminé, mais elle attribue son succès économique continu à des taux de recyclage élevés.
« Chaque fois que vous achetez une batterie pour votre voiture, vous devez rendre toute la batterie, puis elle entre dans la chaîne de recyclage », a déclaré Nikhil Gupta, auteur principal de l’étude et professeur de génie mécanique à la Tandon School of Ingénierie à l’Université de New York. Cela n’a pas fonctionné pour les batteries au lithium, en partie parce qu’il existe de nombreux formats. « Ces batteries sont partout dans différentes tailles », a-t-il déclaré. Un défi connexe est que la technologie des batteries au lithium évolue rapidement – tous les un à deux ans, a-t-il déclaré.
Mais surmonter ces défis de recyclage est un must. Les batteries au lithium contiennent plus d’énergie dans un boîtier plus petit par rapport aux batteries au plomb. Ils sont essentiels pour décarboner les transports et permettre une transition généralisée vers les énergies renouvelables en aidant à assurer un approvisionnement prévisible en énergie à partir d’énergie éolienne et solaire autrement intermittente. Réaliser ces transitions à l’échelle mondiale est une entreprise colossale. « Cela nous obligerait à faire des progrès majeurs dans la technologie des batteries », a déclaré Gupta. « Il n’y a aucun doute là-dessus. »
En conséquence, la consommation mondiale de lithium a augmenté de 33 % depuis 2020. Si les objectifs d’énergie renouvelable suffisants pour arrêter le changement climatique doivent être atteints, la demande de lithium devrait être multipliée par 43, selon l’AIE. « Que se passe-t-il si nous n’avons pas d’approvisionnement en lithium ? » dit Gupta. « Il n’y a pas encore de bonne réponse. »
Le lithium n’est pas le seul matériau susceptible de limiter l’utilisation de ces batteries. L’anode et la cathode des batteries contiennent des matériaux qui sont également soumis à des ruptures d’approvisionnement potentielles, comme le cobalt et le nickel. Ainsi, le recyclage pourrait aider à résoudre de multiples problèmes d’approvisionnement. « Si vous voulez construire une batterie, une vieille batterie contient exactement les mêmes composants », a déclaré Nehrenheim.