L'industrie des véhicules électriques doit résoudre son problème de batterie

Sans recyclage, les batteries de véhicules électriques pourraient générer une montagne de déchets.

Le transport électrique est l’une des principales solutions pour résoudre la crise climatique qui se profile. Avec plus de véhicules électriques sur la route et moins de carburant, les conducteurs consomment moins de combustibles fossiles et émettent moins de gaz dans l'atmosphère. Mais à mesure que les véhicules électriques gagnent en popularité, ils posent un autre défi environnemental: que faire de leurs batteries une fois qu’elles ne seront plus sur la route?

Selon un nouvel article publié aujourd'hui dans la revue Nature, ces batteries commenceront bientôt à créer des problèmes . Nous aurons inévitablement besoin de recycler de nombreuses batteries, mais la collecte de matériaux réutilisables à partir de batteries au lithium-ion usagées reste fastidieuse et risquée. Heureusement, il y a encore de l'espoir. Les auteurs du document affirment que les changements institutionnels, tels que des batteries conçues en fonction du recyclage et l'utilisation de robots pour automatiser le désassemblage, pourraient remodeler le recyclage des batteries. Ces améliorations pourraient à leur tour rendre les véhicules électriques encore plus écologiques en utilisant des piles usagées pour fournir les matériaux nécessaires à la construction de nouvelles batteries.

Plus d'un million de véhicules électriques ont été vendus dans le monde en 2017. Les auteurs de l'étude estiment que ces voitures enverront à elles seules 250 000 tonnes de blocs-batterie au rebut. Si ceux-ci aboutissaient dans des décharges, ils risqueraient de subir un phénomène appelé «emballement thermique», qui consiste essentiellement en une réaction chimique dans la batterie qui peut provoquer son échauffement, potentiellement au point de brûler ou d’exploser. (C’est la raison pour laquelle la TSA interdit l’accès aux batteries lithium-ion de rechange dans les bagages enregistrés lorsque vous montez à bord d’un avion.)

Mais les risques d’explosion ne sont pas la seule raison d’éviter de jeter les piles usagées. Ils peuvent en fait demeurer utiles longtemps après avoir été extraits d'un véhicule. Tout comme votre téléphone portable, avec le temps, la batterie d’une voiture électrique ne peuvent plus se recharger. Alors les conducteurs doivent se procurer une nouvelle batterie ou une nouvelle voiture. Mais la batterie usagée peut généralement contenir et décharger jusqu'à 80% de l'énergie qu'elle avait lorsqu'elle était neuve, créant des options intéressantes pour les batteries des véhicules usagés. Cette année, Toyota a lancé une initiative visant à jumeler les vieilles batteries de véhicules électriques avec des panneaux solaires pour pouvoir énergiser des magasins 7-Eleven au Japon. Comme il y a un potentiel de revenus dans la réaffectation des batteries, les possibilités de deuxième utilisation devraient potentiellement augmenter les efforts de recyclage.

«Si vous pouvez rentabiliser une activité, les gens s’y intéresseront ». Actuellement, il n'y a pas de système en place, il n'y a pas d'infrastructure pour le recyclage des batteries de véhicules électriques et il n'est donc pas évident de savoir si ce domaine peut être rentabilisé », a déclaré Linda Gaines, co-auteur d’une recherche et d’une analyste de systèmes au Laboratoire Argonne National, un centre de recherche géré par l’Université de Chicago et le US Department of Energy.

Gaines et ses co-auteurs voient une opportunité émergente de répondre à la demande de nouvelles batteries de voiture utilisant les matériaux extraits des usagées. Les batteries au lithium pour véhicules électriques sont fabriquées avec du cobalt, un minerai exploité principalement au Congo. Mais la demande croissante de cobalt a conduit à des abus concernant le travail des enfants et d’autres retombées sociales et environnementales causés par cette exploitation minière. Ainsi, pour l’auteur principal de l’étude, Gavin Harper, chercheur à l’Université de Birmingham, il serait peut-être plus logique dans certains cas de démonter les piles et de réutiliser ces matériaux précieux pour fabriquer de nouvelles batteries plutôt que de les réutiliser. «Ne vaut-il pas mieux d’extraire ce cobalt de la batterie et d’en faire de nouvelles batteries ?»

Pour désassembler les batteries en fonction des exigences du marché en pleine croissance des véhicules électriques, l’industrie devra relever des défis de taille. Tout d'abord, les batteries actuelles ne sont pas conçues pour être facilement démontées. Les batteries ne sont pas toutes fabriquées de la même manière, ce qui rend l’ automatisation ardue. Une grande partie du travail doit être effectuée à la main par des personnes suffisamment compétentes pour ne pas se blesser. Après tout, ces produits peuvent exploser. S’ils explosent, ils peuvent également créer des gaz nocifs. Et les produits d'étanchéité et d'adhésifs utilisés dans les batteries sont extrêmement puissants, ce qui rend la manipulation plus difficile.

Le document explique que le désassemblage robotique pourrait résoudre les risques pour l'homme et rendre le processus suffisamment rapide pour gérer l'afflux futur de batteries. Mais les robots auront besoin d’avoir accès à des batteries plus standardisées afin de livrer tout leur potentiel. Ces modifications de conception pourraient également être gagnantes pour les fabricants qui recherchent des matières premières moins chères. Un démontage plus facile pourrait conduire l’extraction des batteries des matériaux plus purs et donc plus précieux, qui pourraient ensuite être vendus et / ou utilisés pour fabriquer de nouvelles batteries.

«L’idée de concevoir dans le but de recycler est un aspect important que les fabricants de batteries devraient avoir en tête», déclare Gaines. "Cette approche devrait être incluse dans la conception et dans la fabrication des produits en général."
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Les auteurs souhaitent expérimenter les solutions qu’ils ont décrites, mais de telles chaînes de montage robotisées sont encore loin d’être opérationnelles, et leur venue est encore pour le moment incertaine.

The Verge

Contribution: André H. Martel