La Chine est le premier marché mondial de véhicules électriques, avec plus de 5,5 millions d'unités vendues en mars 2021. C'est un point positif à bien des égards. La Chine possède le plus grand parc automobile au monde, et ces véhicules contribuent à réduire les émissions de gaz à effet de serre. Cependant, leur production soulève des questions de durabilité. On s'inquiète notamment des dommages environnementaux causés par l'extraction de métaux comme le lithium et le cobalt. Un autre sujet de préoccupation concerne la gestion des déchets, un problème auquel la Chine est déjà confrontée en première ligne.
En 2020, 200 000 tonnes de batteries ont été mises hors service et ce chiffre devrait atteindre 780 000 tonnes d’ici 2025. Voyez le problème imminent des déchets de batteries de véhicules électriques en Chine et ce que fait le plus grand marché mondial de véhicules électriques pour y remédier.
Presque toute la ChineLes véhicules électriques sont alimentés par des batteries lithium-ion. Leur légèreté, leur haute densité énergétique et leur longue durée de vie en font le choix privilégié pour les voitures électriques. Les batteries possèdent trois composants principaux :des composants et une anode, une cathode et un électrolyte.En effet, la cathode est l'élément le plus coûteux et le plus important. Nous distinguons principalement ces batteries en fonction de leurs caractéristiques techniques.Sans entrer dans les détails, la plupart des batteries de véhicules électriques chinoises possèdent des cathodes composées d'oxydes de lithium, de nickel, de manganèse ou de cobalt (MCS). Ces batteries sont mises hors service lorsque leur capacité atteint environ 80 %, ce qui correspond à une durée de vie d'environ 8 à 10 ans. Cette durée dépend bien sûr de facteurs tels que la fréquence de recharge, les habitudes de conduite et l'état des routes.
Je pensais que cela pourrait vous intéresser. Avec la première grande vague de véhicules électriquesAvec une mise en circulation prévue entre 2010 et 2011, l'infrastructure de collecte et de traitement des batteries devait être opérationnelle avant la fin de la décennie. Tel était le défi et le calendrier auxquels le gouvernement chinois devait faire face. Après les Jeux olympiques de Pékin, il a commencé à promouvoir la fabrication et l'utilisation des véhicules électriques auprès du grand public. À cette époque, la seule réglementation mise en place concernait les normes de sécurité du secteur, compte tenu de la toxicité de nombreux composants des batteries. Début 2010, le nombre de véhicules électriques a explosé, entraînant une augmentation tout aussi rapide du besoin de solutions pour gérer leurs déchets.
En 2012, le governmeL'agence a publié pour la première fois des orientations politiques pour l'ensemble du secteur des véhicules électriques. Ces orientations soulignaient notamment la nécessité de…En 2016, plusieurs ministères se sont associés pour définir une stratégie commune face au problème des déchets de batteries de véhicules électriques. Les constructeurs automobiles seraient responsables du recyclage des batteries de leurs véhicules. Ils devraient mettre en place leurs propres réseaux de service après-vente ou confier la collecte des batteries usagées à un prestataire externe.
Le gouvernement chinois a pour habitude d'annoncer une politique, une orientation ou une direction avant de préciser les règles ultérieurement. La déclaration de 2016 a clairement indiqué aux constructeurs de véhicules électriques qu'ils pouvaient s'attendre à davantage d'informations à ce sujet dans les années à venir. Ainsi, en 2018, un cadre politique complémentaire a été rapidement publié, intitulé « Mesures transitoires pour la gestion du recyclage et de l'utilisation des batteries des véhicules à énergies nouvelles ». On peut se demander si cela concerne également les véhicules hybrides. L'organisme chargé de l'application de cette politique serait le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information (MIIT).
Elle a promis de revenirEn 2016, le cadre réglementaire a largement reporté la responsabilité sur des entités privées telles que les fabricants de véhicules électriques et de batteries pour véhicules électriques qui gèrent ce problème. Le gouvernement prendra en charge…Ils comprennent certains aspects techniques du projet, mais ne le réaliseront pas eux-mêmes. Ce cadre repose sur une politique de gouvernance générale adoptée par la Chine, appelée Responsabilité élargie du producteur (REP). Le principe fondamental est de transférer la responsabilité des gouvernements locaux et provinciaux aux producteurs eux-mêmes.
Le gouvernement chinois a adopté la REP (Responsabilité élargie du producteur), un concept issu, je crois, des milieux universitaires occidentaux du début des années 2000. Cette adoption fait suite aux directives européennes relatives à la problématique croissante des déchets électroniques, et il est logique que ce soit toujours l'État qui prenne en charge leur traitement. Les entreprises productrices de ces déchets ne seront jamais incitées à faciliter le recyclage de leurs produits. Ainsi, dans l'esprit de la REP, tous les fabricants de batteries pour véhicules électriques sont tenus de concevoir des batteries faciles à démonter et de fournir à leurs clients des informations techniques détaillées sur leur fin de vie.Les constructeurs de véhicules électriques devront à leur tour mettre en place et gérer leurs propres réseaux de collecte et de recyclage des batteries, ou externaliser ces services auprès d'un tiers. Le gouvernement contribuera à l'établissement de normes nationales afin de simplifier le processus. Ce cadre semble prometteur de prime abord, mais présente des inconvénients majeurs.
Maintenant que nous connaissons l'historique et la politique en vigueur, nous pouvons aborder quelques détails techniques concernant le recyclage des batteries de véhicules électriques. Les batteries hors service intègrent le système par deux voies : d'une part, les véhicules en cours de remplacement de batterie et, d'autre part, les véhicules en fin de vie. Dans ce dernier cas, la batterie est encore installée dans le véhicule et est extraite lors du processus de démantèlement. Cette opération reste très manuelle, notamment en Chine. Vient ensuite l'étape de prétraitement. Les cellules de la batterie doivent être extraites du pack et ouvertes, ce qui représente un défi en raison de l'absence de conception standardisée des packs de batteries. Cette opération doit donc être réalisée manuellement à l'aide d'outils spécifiques.
Une fois la batterie retiréed, que se passe-t-il ensuite ?Cela dépend du type de batterie lithium-ion présente dans la voiture. Commençons par la batterie NMC, la plus courante en Chine. Quatre entreprises de recyclage de batteries NMC cherchent à récupérer les matériaux actifs de la cathode. Une analyse économique de 2019 estime que, bien qu'ils ne représentent que 4 % du poids de la batterie, ils constituent plus de 60 % de sa valeur de récupération totale. Les technologies de recyclage des batteries NMC sont relativement matures. Sony a été pionnier dans ce domaine en 1999. Il existe deux principales méthodes technologiques : la pyrométallurgie et l'hydrométallurgie. Commençons par la pyrométallurgie. « Pyro » signifie « feu ». La batterie est fondue pour obtenir un alliage de fer, de cuivre, de cobalt et de nickel.
Les composants de valeur sont ensuite récupérés par des procédés hydrométallurgiques. Les procédés pyrométallurgiques éliminent par combustion les électrolytes, les plastiques et les sels de lithium. Par conséquent, tout ne peut pas être récupéré. Ce procédé libère des gaz toxiques qui doivent être traités et est très énergivore, mais il est largement utilisé par l'industrie. Les procédés hydrométallurgiques utilisent un solvant aqueux pour séparer les matériaux souhaités, notamment le cobalt, du composé. Les solvants les plus couramment utilisés sont l'acide sulfurique et le peroxyde d'hydrogène, mais il en existe beaucoup d'autres. Aucune de ces méthodes n'est idéale et des recherches supplémentaires sont nécessaires pour pallier leurs limitations techniques. Les batteries lithium-fer-phosphate représentaient environ 30 % du marché chinois des véhicules électriques en 2019. Leur densité énergétique est inférieure à celle des batteries NMC, mais elles sont exemptes d'éléments comme le nickel et le cobalt. Elles sont également probablement plus sûres.
La Chine est également en tête au niveau mondial.Dans le domaine de la science et de la commercialisation du phosphate de fer lithié, des technologies de batteries, la société chinoise Contemporary Ampere Technology est l'un des leaders de la fabrication dans ce secteur. Il serait logique que l'industrie du pays soit également capable de recycler ces cellules. Cependant, le recyclage de ces cellules s'est avéré plus complexe techniquement que prévu. Cela est dû en partie à leur composition plus hétérogène, qui nécessite des prétraitements supplémentaires coûteux.et ensuite économiquement le lithiumLes batteries au phosphate de fer ne contiennent pas les mêmes métaux précieux que les batteries NMC, comme le nickel, le cuivre ou le cobalt. Ce manque de métaux a engendré un manque d'investissements dans ce secteur de niche. Des expériences hydrométallurgiques prometteuses ont permis d'extraire jusqu'à 85 % du lithium sous forme de carbonate de lithium.On estime que cela coûterait environ 650 dollars.traiterune tonne de batteries lithium-fer-phosphate usagées. Cela inclut le coût de l'énergie et des matériaux, sans compter le coût de fabrication.L'usine. La récupération et la revente potentielles du lithium pourraient rendre le recyclage plus rentable, mais rien n'est encore décidé. Ces méthodes ont-elles déjà été mises en œuvre à l'échelle commerciale ? Le cadre de 2018 est riche en propositions, mais il reste quelques points à améliorer. Comme on le sait, la réalité est parfois bien différente. Il manque encore quelques éléments, alors abordons les questions politiques qui demeurent. L'objectif statistique principal lors de la publication, ou taux de récupération des matières premières, est de 98 % pour le nickel-cobalt et le manganèse, 85 % pour le lithium et 97 % pour les terres rares. Théoriquement, tout cela est possible. Par exemple, j'ai évoqué la possibilité de récupérer 85 % ou plus du lithium contenu dans les batteries lithium-fer-phosphate. J'ai également mentionné qu'il sera difficile d'atteindre ce maximum théorique en raison des inefficacités et des différences concrètes sur le terrain. N'oublions pas qu'il existe de nombreuses façons de fabriquer, d'emballer, de vendre et d'utiliser des cellules de batterie. On est loin de la standardisation observée pour les piles cylindriques vendues dans les 7-Eleven. Le cadre politique actuel manque de subventions concrètes et d'un soutien national pour que cela se concrétise. Autre sujet de préoccupation majeur : le cadre de politique économique ne…Il n'existe pas de fonds alloués pour inciter à la collecte des batteries usagées. Quelques programmes pilotes de rachat sont mis en place par les municipalités, mais rien au niveau national. La situation pourrait évoluer, peut-être grâce à une taxe ou un prélèvement, mais pour l'instant, les acteurs du secteur privé doivent financer eux-mêmes cette initiative. Cela pose problème car les grands constructeurs de véhicules électriques sont peu incités économiquement à collecter et recycler leurs batteries.
De 2008 à 2015, le coût de fabrication des batteries pour véhicules électriques a chuté de 1 000 USD par kilowattheure à 268 USD. Cette tendance devrait se poursuivre dans les prochaines années. Si la baisse des coûts les a rendues plus accessibles que jamais, elle a aussi réduit l'incitation à collecter et recycler ces batteries. De plus, la diversité des batteries complique l'industrialisation des processus de collecte, de prétraitement et de recyclage, ce qui représente un gouffre financier pour les fabricants, dont les marges sont déjà très faibles.
Quoi qu'il en soit, les constructeurs de véhicules électriques sont légalement tenus de traiter et de recycler en priorité leurs batteries usagées. Malgré le manque de rentabilité de l'opération, ils se sont efforcés de nouer des partenariats avec de grandes entreprises afin de mettre en place des filières officielles de recyclage. Quelques grandes entreprises de recyclage ont ainsi vu le jour, comme Tyson Recycling pour Zhejiang Huayou Cobalt, Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp et le leader du marché, GEM. Cependant, malgré l'existence de ces grandes entreprises agréées, la majeure partie du secteur du recyclage en Chine est constituée de petits ateliers informels. Ces ateliers ne disposent ni des outils ni de la formation nécessaires. Ils se rendent généralement à…Ces entreprises récupèrent les matériaux de cathode de ces batteries, les revendent au plus offrant et jettent le reste. Il s'agit là d'un risque majeur pour la sécurité et l'environnement. Grâce à ce contournement des règles et réglementations, ces ateliers clandestins peuvent payer davantage les propriétaires de véhicules électriques pour leurs batteries et sont donc privilégiés par rapport aux circuits officiels. Ainsi, le taux de recyclage des batteries lithium-ion en Chine restait assez faible en 2015, à environ 2 %. Il a depuis atteint 10 % en 2019. C'est un progrès, certes, mais on est encore loin de l'idéal. Et le cadre réglementaire de 2018 ne fixe aucun objectif en matière de collecte des batteries. Une omission surprenante. La Chine est confrontée à ce problème avec un autre type de batterie : la vénérable batterie au plomb, une technologie vieille de 150 ans.Les batteries au plomb sont très couramment utilisées en Chine. Elles fournissent l'énergie nécessaire aux automobiles et restent très populaires pour les vélos électriques. Ceci malgré les récentes réglementations encourageant leur remplacement par des batteries lithium-ion. Quoi qu'il en soit, le recyclage des batteries au plomb en Chine est loin d'atteindre les objectifs fixés. En 2017, moins de 30 % des 3,3 millions de tonnes de déchets de batteries au plomb produites en Chine ont été recyclées. Les raisons de ce faible taux de recyclage sont similaires à celles observées pour les batteries lithium-ion. Des ateliers clandestins contournent les règles et réglementations et peuvent ainsi se permettre de vendre les batteries aux consommateurs à des prix bien plus élevés. L'histoire nous a montré que le plomb n'est pas une substance des plus écologiques. La Chine a connu plusieurs cas graves d'intoxication au plomb ces dernières années, conséquences de cette mauvaise gestion. Par conséquent, le gouvernement s'est récemment engagé à lutter contre ces ateliers informels, dont on estime le nombre à plus de 200 dans tout le pays. L'objectif est d'atteindre un taux de recyclage de 40 % en 2020 et de 70 % en 2025. Sachant que le taux de recyclage des batteries au plomb-acide aux États-Unis est de 99 % depuis au moins 2014, cela ne devrait pas être trop difficile.
Compte tenu des aspects techniques et écologiquesFace aux difficultés économiques liées au recyclage des batteries de véhicules électriques, l'industrie a réfléchi à des solutions pour mieux les utiliser avant leur mise au rebut. L'option la plus prometteuse serait leur réutilisation dans des projets de réseau électrique. Ces batteries conservent encore 80 % de leur capacité et peuvent fonctionner pendant de nombreuses années avant d'être définitivement hors service. Les États-Unis sont à la pointe dans ce domaine, expérimentant l'utilisation de batteries de voitures usagées pour des projets de stockage d'énergie stationnaire depuis 2002. La Chine a également mené des projets pilotes intéressants. L'un des plus anciens est le projet éolien et solaire de Zhangbei, dans la province du Hebei. Ce projet de 1,3 milliard de dollars est le fruit d'une collaboration entre l'entreprise publique chinoise State Grid et le fabricant de batteries de véhicules électriques BYD. Il a démontré la faisabilité de l'utilisation de batteries de véhicules électriques en seconde vie pour alimenter et gérer un réseau électrique. D'autres projets de recyclage de batteries de véhicules électriques ont vu le jour ces dernières années à Pékin et dans le Jiangsu, et continuent de se développer. Le gouvernement y accorde une grande importance, mais je pense qu'en fin de compte, il s'agit davantage de repousser le problème du recyclage que de le résoudre. Car la fin inévitable de toute batterie est soit le recyclage, soit la mise en décharge. Le gouvernement chinois a accompli un travail remarquable en encourageant la création de cet écosystème florissant. Le pays est un leader incontesté dans certains aspects de la technologie des batteries et plusieurs géants du secteur automobile y sont implantés. Ils ont la possibilité d'infléchir significativement la courbe des émissions automobiles. Ainsi, d'une certaine manière, ce problème de recyclage est un bon problème à avoir. Il témoigne du succès de la Chine. Mais le problème demeure et l'industrie tarde à mettre en place les réseaux, les réglementations et les technologies de recyclage adéquats.
Le gouvernement chinois pourrait s'inspirer de la politique américaine pour encourager et faciliter de bonnes pratiques de recyclage chez les consommateurs. Il est indispensable d'octroyer des subventions aux entreprises des secteurs du prétraitement et du recyclage, et pas seulement à celles du secteur manufacturier. Sans cela, la consommation d'énergie et les dommages environnementaux liés à la mise au rebut des batteries dépasseront largement les avantages que nous pourrions tirer du passage aux véhicules électriques.
Date de publication : 1er août 2023