La Chine est le premier marché mondial de véhicules électriques, avec plus de 5,5 millions d'unités vendues en mars 2021. C'est une bonne chose à bien des égards. La Chine possède le plus grand nombre de véhicules au monde, et ceux-ci remplacent les gaz à effet de serre nocifs. Cependant, ces véhicules soulèvent des préoccupations en matière de durabilité. On s'inquiète notamment des dommages environnementaux résultant de l'extraction d'éléments comme le lithium et le cobalt. L'avenir du problème des déchets est également source d'inquiétude. La Chine commence à en être aux premières loges.
En 2020, 200 000 tonnes de batteries ont été mises hors service et ce chiffre devrait atteindre 780 000 tonnes d'ici 2025. Regardez le problème imminent des déchets de batteries de véhicules électriques en Chine et ce que fait le plus grand marché mondial de véhicules électriques à ce sujet.
Presque toute la ChineLes véhicules électriques sont alimentés par des batteries lithium-ion. Leur légèreté, leur densité énergétique élevée et leur longue durée de vie en font le premier choix pour les voitures électriques. Les batteries ont trois fonctions principales :composants et une anode, une cathode et un électrolyte.La cathode est la plus coûteuse et la plus importante. On distingue principalement ces batteries en fonction de leurs caténaires.Sans vouloir approfondir ce sujet, la plupart des batteries de véhicules électriques chinoises sont équipées de cathodes composées d'oxydes de lithium, de nickel, de manganèse ou de cobalt, appelés MCS. Ces batteries sont mises hors service lorsque leur capacité atteint environ 80 %, ce qui correspond à notre durée de vie d'environ 8 à 10 ans. Cela dépend bien sûr de certains facteurs tels que la fréquence de charge, les habitudes de conduite et l'état des routes.
J'ai pensé que vous aimeriez le savoir. Avec la première grande vague de véhicules électriquesComme ces batteries devaient être mises sur le marché entre 2010 et 2011, l'infrastructure de collecte et de traitement devait être prête d'ici 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, le gouvernement chinois a commencé à promouvoir la fabrication et l'utilisation de véhicules électriques auprès du grand public. À cette époque, les seules réglementations publiées concernaient les normes de sécurité industrielles. De nombreux composants de batteries étant très toxiques, le début des années 2010 a vu l'adoption croissante des véhicules électriques et, par conséquent, le besoin croissant de solutions de gestion de leurs déchets.
En 2012, le governisnt a publié pour la première fois des orientations politiques pour l'ensemble du secteur des véhicules électriques. Ces orientations ont souligné, entre autres, la nécessitéEn bref, un système de recyclage des batteries de véhicules électriques fonctionnel. En 2016, plusieurs ministères se sont associés pour définir une orientation unifiée face au problème des déchets de batteries de véhicules électriques. Les constructeurs de véhicules électriques seraient responsables de la récupération de leurs batteries. Ils doivent mettre en place leurs propres réseaux de service après-vente ou confier la collecte des batteries usagées à un tiers.
Le gouvernement chinois a tendance à annoncer d'abord une politique, des orientations ou des directives avant d'établir des règles plus précises par la suite. La déclaration de 2016 a clairement indiqué aux fabricants de véhicules électriques qu'ils devaient s'attendre à davantage de mesures à ce sujet dans les années à venir. Ainsi, en 2018, le cadre politique de suivi a été publié rapidement, intitulé « Mesures provisoires pour la gestion du recyclage et de l'utilisation des batteries des véhicules à énergies nouvelles ». On peut se demander si l'on peut qualifier les véhicules hybrides de « signifiants ». L'organisme chargé de l'application serait le ministère de l'Industrie et des Technologies de l'information (MIIT).
Il a promis de revenirEn 2016, le cadre réglementaire a largement confié la responsabilité de la gestion de ce problème à des entités privées, comme les fabricants de véhicules électriques et de batteries. Le gouvernement devraIls voient certains aspects techniques de l'entreprise, mais ils ne vont pas le faire eux-mêmes. Ce cadre s'appuie sur une politique de gouvernance générale adoptée par les Chinois, appelée Responsabilité Élargie des Producteurs (REP). Le concept fondamental est de transférer la responsabilité en amont des gouvernements locaux et provinciaux aux producteurs eux-mêmes.
Le gouvernement chinois a adopté la REP, une initiative issue, je crois, du monde universitaire occidental au début des années 2000. En réponse aux directives européennes concernant le problème croissant des déchets électroniques, il est logique que le gouvernement soit toujours responsable du nettoyage de ces déchets. Les entreprises qui produisent 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 doivent concevoir des batteries faciles à démonter et fournir des informations techniques sur la fin de vie à leurs clients. Les marques de véhicules électriquesLes constructeurs de véhicules électriques pourront à leur tour mettre en place et gérer leurs propres réseaux de collecte et de recyclage des batteries ou les sous-traiter à un tiers. Le gouvernement contribuera à l'établissement de normes nationales pour simplifier le processus. Ce cadre semble plutôt intéressant en apparence, mais il présente des inconvénients évidents.
Maintenant que nous connaissons l'historique et la politique, nous pouvons aborder quelques détails techniques du recyclage des batteries de véhicules électriques. Les batteries hors d'usage sont entrées dans le système par deux voies : celles des véhicules en cours de remplacement et celles des véhicules en fin de vie. Dans ce dernier cas, la batterie est toujours à l'intérieur du véhicule et est retirée lors du processus de démantèlement. Ce processus reste très manuel, surtout en Chine. Vient ensuite une étape appelée prétraitement. Les cellules de la batterie doivent être extraites et ouvertes, ce qui représente un défi en raison de l'absence de conception standard de pack de batteries. L'opération doit donc être réalisée manuellement à l'aide d'outils spécialisés.
Une fois la batterie retiréed, que se passe-t-il neLa valeur de xt dépend du type de batterie lithium-ion à l'intérieur du véhicule. Commençons par la batterie NMC, la plus courante en Chine. Quatre recycleurs de batteries NMC souhaitent la récupérer. Les matériaux actifs de la cathode. Une analyse économique de 2019 estime que, bien qu'ils ne représentent que 4 % du poids des batteries, ils représentent plus de 60 % de leur valeur de récupération globale. Les technologies de recyclage NMC sont relativement matures. Sony a été pionnier en 1999. Il existe deux principales méthodes technologiques : la pyrométallurgie et l'hydrométallurgie. Commençons par la pyrométallurgie. Pyro signifie feu. La batterie est fondue dans un alliage de fer, de cuivre, de cobalt et de nickel.
Les bonnes matières sont ensuite récupérées par des méthodes hydrométallurgiques. Les méthodes pyrotechniques brûlent les électrolytes, les plastiques et les sels de lithium. Il n'est donc pas possible de tout récupérer. Cela libère des gaz toxiques qui doivent être traités et est assez énergivore, mais cette méthode a été largement adoptée par l'industrie. Les méthodes hydrométallurgiques utilisent un solvant aqueux pour séparer les matériaux souhaités du cobalt du composé. Les solvants les plus couramment utilisés sont l'acide sulfurique et le peroxyde d'hydrogène, mais il en existe de nombreux autres. Aucune de ces méthodes n'est idéale et des travaux supplémentaires sont nécessaires pour combler leurs lacunes techniques. Les batteries lithium-fer-phosphate représentaient environ 30 % du marché chinois des véhicules électriques en 2019. Leur densité énergétique est inférieure à celle de leurs homologues NMC, mais elles sont exemptes d'éléments comme le nickel et le cobalt. Elles sont également probablement plus sûres.
La Chine est également le leader mondialEntreprise chinoise spécialisée dans la science et la commercialisation du lithium fer phosphate et des technologies de batteries, Ampère Technology est l'un des leaders de la fabrication dans ce domaine. Il serait logique que l'industrie chinoise soit également capable de recycler ces cellules. Cela dit, leur recyclage s'est avéré plus complexe techniquement que prévu. Cela s'explique en partie par la diversité des matériaux utilisés, qui nécessite un prétraitement supplémentaire et coûteux.et puis économiquement le lithiumLes batteries au phosphate de fer ne contiennent pas les mêmes métaux précieux que les batteries NMC : nickel, cuivre ou cobalt. Cela a entraîné une pénurie d'investissements dans ce créneau. Des expériences prometteuses d'hydrométallurgie ont permis d'extraire jusqu'à 85 % du lithium sous forme de carbonate de lithium.On spécule que cela coûterait environ 650 $traiterune tonne de batteries lithium-fer-phosphate usagées. Cela inclut les coûts énergétiques et matériels, sans compter le coût de fabrication.Usine. La récupération et la revente potentielles du lithium pourraient contribuer à rendre le recyclage plus rentable, mais le débat reste ouvert. Ces méthodes n'ont-elles pas encore été mises en œuvre à l'échelle commerciale ? Le cadre de 2018 est très clair, mais il laisse quelques points à désirer. Comme chacun sait, tout ne se règle pas comme sur des roulettes. Il manque quelques éléments, alors parlons un peu de certaines questions politiques encore en suspens. L'objectif statistique principal pour les taux de récupération des matières premières : 98 % de nickel-cobalt, 85 % de manganèse pour le lithium lui-même et 97 % pour les terres rares. En théorie, tout cela est possible. Par exemple, je viens d'évoquer la récupération de 85 % ou plus du lithium des batteries au lithium-fer-phosphate. J'ai également mentionné qu'il sera difficile d'atteindre ce maximum théorique en raison des inefficacités et des différences sur le terrain. N'oubliez pas qu'il existe de nombreuses façons de fabriquer des cellules de batterie : conditionnées, vendues et utilisées. La standardisation est loin d'être aussi bonne que celle des piles cylindriques vendues dans votre 711. Le cadre politique manque de subventions concrètes et de soutien national pour concrétiser ce projet. Autre préoccupation majeure : le cadre de politique économique ne prévoit pas deIl ne faut pas allouer de fonds pour encourager la collecte des batteries usagées. Il existe quelques programmes pilotes de rachat menés par les municipalités, mais rien à l'échelle nationale. Cela pourrait changer, peut-être par une taxe ou un impôt, mais pour l'instant, les acteurs du secteur privé doivent les financer eux-mêmes. C'est un problème car les grands constructeurs de véhicules électriques sont peu incités économiquement à collecter et recycler leurs batteries.
Entre 2008 et 2015, le coût de fabrication des batteries de véhicules électriques est passé de 1 000 USD par kilowattheure à 268 USD. Cette tendance devrait se poursuivre au cours des prochaines années. Cette baisse des coûts a rendu ces batteries plus accessibles que jamais, mais a également réduit l'incitation à les collecter et à les recycler. De plus, ces batteries étant différentes les unes des autres, il est difficile d'intensifier les processus de collecte, de prétraitement et de recyclage, ce qui représente une perte de coûts pour les fabricants. Qui travaillent déjà avec des marges très serrées ?
Quoi qu'il en soit, les constructeurs de véhicules électriques sont, de par la loi, les premiers responsables de la gestion et du recyclage de leurs batteries usagées. Malgré le manque d'attrait économique de cette démarche, ils ont pris soin de s'associer à de grandes entreprises pour mettre en place des filières officielles de recyclage des batteries. Quelques grandes entreprises de recyclage ont vu le jour, comme Tyson Recycling, Zhejiang Huayou Cobalt, Jiangxi Ganfeng Lithium, Hunan Brunp et le leader du marché GEM. Malgré l'existence de ces grandes entreprises agréées, la majeure partie du secteur chinois du recyclage est constituée de petits ateliers non agréés. Ces ateliers informels ne disposent ni des outils ni de la formation nécessaires. Ils se contentent de…Ils s'emparent de ces batteries pour leurs matériaux cathodiques, les revendent au plus offrant et jettent le reste. Il s'agit évidemment d'un risque majeur pour la sécurité et l'environnement. En contournant les règles et réglementations, ces ateliers de recyclage peuvent payer davantage les propriétaires de véhicules électriques pour leurs batteries et sont donc privilégiés par rapport aux circuits officiels, entre guillemets. Ainsi, le taux de recyclage des batteries lithium-ion en Chine reste assez faible en 2015. Il était d'environ 2 %. Il a depuis atteint 10 % en 2019. C'est un peu juste, mais c'est encore loin d'être idéal. De plus, le cadre réglementaire de 2018 ne fixe pas d'objectif en matière de taux de collecte des batteries. Une omission curieuse. La Chine est confrontée à ce problème sur un autre front des batteries : la vénérable batterie plomb-acide, une technologie vieille de 150 ans.est très couramment utilisé en Chine. Elles fournissent la puissance vedette de leurs automobiles et restent très populaires pour les vélos électriques, malgré les récentes réglementations encourageant leur remplacement par des batteries lithium-ion. Quoi qu'il en soit, le recyclage des batteries plomb-acide en Chine est loin d'être à la hauteur des attentes et des normes. En 2017, moins de 30 % des 3,3 millions de tonnes de déchets de batteries plomb-acide générés en Chine ont été recyclés. Les raisons de ce faible pourcentage de recyclage sont très similaires à celles du lithium-ion. Les ateliers de réparation informels contournent les règles et peuvent ainsi se permettre de payer beaucoup plus cher les batteries grand public. Les Romains ont clairement indiqué que le plomb n'est pas exactement la substance la plus respectueuse de l'environnement. La Chine a connu plusieurs incidents majeurs d'intoxication au plomb ces dernières années en raison de cette mauvaise manipulation. C'est pourquoi le gouvernement s'est récemment engagé à sévir contre ces ateliers informels, dont on estime le nombre à plus de 200 dans le pays. L'objectif est d'essayer d'atteindre un pourcentage de recyclage de 40 % en 2020 et de 70 % en 2025. Étant donné que le pourcentage de recyclage des batteries au plomb en Amérique est de 99 % depuis au moins 2014, cela ne devrait pas être si difficile.
Considérant les aspects techniques et écologiquesFace aux difficultés économiques liées au recyclage des batteries de véhicules électriques, l'industrie a réfléchi à des moyens de les valoriser avant de les jeter à la poubelle. L'option la plus prometteuse serait de les réutiliser dans des projets de réseaux électriques. Ces batteries ont encore une capacité de 80 % et peuvent encore fonctionner de nombreuses années avant de tomber en panne. Les États-Unis sont en tête en la matière, expérimentant des batteries de voitures usagées pour des projets de stockage d'énergie stationnaire depuis 2002. La Chine a également mené des projets de démonstration 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 pour véhicules électriques BYD, qui a démontré la faisabilité de l'utilisation de batteries Second Life pour soutenir 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 cela continue de briller. Le gouvernement y accorde une grande importance, mais je pense qu'au final, c'est davantage la prévention du problème du recyclage que sa résolution. Car la fin inévitable de toute batterie est soit le recyclage, soit la mise en décharge. Le gouvernement chinois a fait un travail admirable en encourageant la création de cet écosystème florissant. Le pays est le leader incontesté dans certains aspects de la technologie des batteries et plusieurs géants y sont implantés. Ils ont l'opportunité d'infléchir la courbe des émissions automobiles. D'une certaine manière, cette question du recyclage est donc un problème positif. C'est un signe de la réussite chinoise. Mais le problème persiste et l'industrie traîne des pieds pour mettre en place les réseaux, les réglementations et les technologies de recyclage appropriés.
Le gouvernement chinois pourrait s'inspirer de la politique américaine pour guider les consommateurs et les inciter à adopter de bonnes habitudes de recyclage. Des subventions doivent également être accordées aux entreprises des secteurs des technologies de prétraitement et de recyclage, et pas seulement à l'industrie manufacturière. Dans le cas contraire, la consommation d'énergie et les dommages environnementaux liés à l'élimination des batteries l'emporteront sur les bénéfices que nous retirerons du passage aux véhicules électriques.
Date de publication : 1er août 2023