Les voitures électriques décollent, mais quand le recyclage des batteries suivra-t-il ?

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Course vers le futur

De nombreuses entreprises et investisseurs sont impatients de recycler les batteries, mais cela pourrait prendre une décennie ou plus avant que suffisamment de batteries lithium-ion usagées ne soient disponibles.

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Par Niraj Chokshi et Kellen Browning

Niraj Chokshi et Kellen Browning ont rapporté cette histoire de Reno, Nevada. Chokshi s'est également rendu à Rochester, NY, et Browning à Adelanto, Californie.

Benjamin Reynaga a utilisé des outils électriques pour se frayer un chemin dans une Honda Fit hybride battue dans une usine de démontage automobile au bord du désert de Mojave jusqu'à ce qu'il atteigne la partie la plus importante de la voiture : sa batterie lithium-ion.

Le véhicule lui-même devait être écrasé, mais la batterie serait traitée avec soin. Il serait démonté à proximité puis envoyé au Nevada, où une autre société, Redwood Materials, récupérerait une partie des métaux précieux à l'intérieur.

L'usine où travaille M. Reynaga, à Adelanto, en Californie, est en première ligne de ce que les experts de l'industrie automobile, les écologistes et l'administration Biden pensent être un élément important d'un virage mondial vers les véhicules électriques : le recyclage et la réutilisation de métaux comme le cobalt. , lithium et nickel. Si les batteries dépassaient leur approvisionnement principal, les ingrédients pour les nouvelles, les voitures, camions et fourgonnettes électriques deviendraient plus abordables et plus durables sur le plan environnemental.

"Nous ne faisons que nous préparer", a déclaré Nick Castillo, qui gère l'usine pour LKQ Corporation. L'installation démonte principalement des véhicules à essence, mais se prépare à démonter davantage de véhicules hybrides et électriques. "Nous savons que cela finira par prendre le dessus - ce sera l'avenir."

Les ventes de voitures et de camions électriques décollent et les industries de l'automobile et des batteries investissent des milliards de dollars pour moderniser et construire des usines. Ces voitures pourraient aider à lutter contre le changement climatique, mais les batteries posent leurs propres problèmes. Les matières premières peuvent être difficiles à extraire, se trouvent souvent dans des pays où les droits de l'homme sont médiocres et nécessitent un traitement qui laisse derrière lui des déchets nocifs.

Heureusement, ces ingrédients de la batterie sont également hautement réutilisables. Et maintenant, une course est lancée pour collecter et recycler les batteries lithium-ion usagées. Les capital-risqueurs, les constructeurs automobiles et les sociétés énergétiques injectent de l'argent dans des dizaines de start-ups de recyclage en Amérique du Nord et en Europe.

"Nous sevrons toute notre société des combustibles fossiles et à forte intensité de carbone - nous ne pouvons pas sous-estimer l'ampleur de ce défi", a déclaré Gavin Harper, chercheur à l'Université de Birmingham en Angleterre qui étudie le recyclage des batteries. "La demande va être tellement énorme."

Mais malgré tout cet optimisme, cette nouvelle entreprise est confrontée à un défi de taille : peu de batteries seront disponibles pour être recyclées pendant une décennie ou plus. Tesla, qui domine le secteur des véhicules électriques, a commencé à vendre des voitures en 2008 et, jusqu'en 2017, a vendu moins de 100 000 voitures par an. Il existe d'autres sources à recycler aujourd'hui, y compris les hybrides et l'électronique grand public, mais l'offre est limitée et la collecte peut être difficile.

Cela a laissé les entreprises de recyclage dans une position difficile. Ils doivent investir dans des usines, des machines et des travailleurs ou risquer de perdre du terrain face à leurs concurrents. Mais s'ils investissent trop rapidement, ils pourraient manquer d'argent avant que de nombreuses batteries vieillissantes n'arrivent sur leurs quais de chargement.

"Vous avez des gens qui ne font que brûler de l'argent, parce que vous n'avez pas la matière première pour pouvoir fabriquer le matériau à vendre", a déclaré Eric Frederickson, directeur général des opérations de Call2Recycle, un programme à but non lucratif qui aide les recycleurs à trouver vieilles piles.

Les entreprises doivent également déterminer comment trouver, collecter et démanteler les batteries. Ils doivent travailler avec de nombreux démonteurs, parcs à ferraille et groupes à but non lucratif. Et parce que les batteries sont sujettes aux incendies et emballées et construites différemment d'un modèle à l'autre, les démonter peut être compliqué et dangereux.

Parmi les entreprises de recyclage de batteries, Redwood se démarque. La société a été fondée par JB Straubel, un ancien haut dirigeant de Tesla, et a levé plus d'un milliard de dollars auprès d'investisseurs, a-t-il déclaré. Redwood se considère principalement comme un producteur de matériaux pour batteries - fabriqués à partir de métaux récupérés ou extraits - et a établi des partenariats de recyclage avec Ford Motor, Toyota, Volkswagen et Volvo. Redwood recycle également les déchets d'une usine de batteries gérée par Panasonic et Tesla, près de Reno, Nevada.

Sur un terrain plat et poussiéreux près de cette usine, Redwood construit un campus de 175 acres. Là, l'entreprise récupère le métal des vieilles batteries et produit des matériaux pour les nouvelles. Redwood a annoncé la semaine dernière qu'il dépenserait au moins 3,5 milliards de dollars sur un autre campus en Caroline du Sud, dans une région du pays qui devient rapidement une plaque tournante pour la production de batteries et de véhicules électriques.

Les batteries ont une anode et une cathode, qui contiennent la majeure partie du métal précieux d'une batterie. Lorsqu'une batterie est utilisée, les ions lithium se déplacent de l'anode vers la cathode. Le flux est inversé pendant la charge.

La plupart des anodes et des cathodes viennent de Chine, mais Redwood espère changer cela. À l'usine du Nevada, l'entreprise fabrique une fine feuille d'anode utilisant du cuivre recyclé. Redwood prévoit également d'y fabriquer des matériaux cathodiques en utilisant du cobalt recyclé et un mélange de lithium et de nickel recyclés et extraits. Panasonic a récemment déclaré qu'il prévoyait d'utiliser les produits de Redwood dans ses batteries dans deux usines américaines.

Redwood reçoit régulièrement des batteries usagées et des déchets de fournisseurs comme LKQ et de partenaires comme Panasonic. Une partie de ce matériau est d'abord chauffée à basse température dans le cadre d'un procédé exclusif. Toutes les batteries passent par des bains chimiques et d'autres processus pour isoler et extraire des métaux spécifiques.

Redwood achète du métal vierge parce qu'il n'y a pas assez de vieilles piles et de ferraille. Mais l'exploitation minière et le transport peuvent être à forte intensité de carbone et sujets à des problèmes de chaîne d'approvisionnement, de sorte que les dirigeants de l'entreprise ont déclaré qu'ils souhaitaient utiliser davantage de métaux récupérés.

"Nous voulons absorber autant de contenu recyclé que possible, car il s'agit d'une matière première disponible localement", a déclaré Kevin Kassekert, directeur de l'exploitation de Redwood. "Mais nous devrons augmenter cela."

D'autres entreprises se concentrent uniquement sur le recyclage. Li-Cycle, une entreprise canadienne fondée en 2016 par deux anciens consultants en ingénierie — Ajay Kochhar et Tim Johnston — construit plusieurs usines.

Dans des centres de collecte en Alabama, en Arizona, à New York et en Ontario, l'entreprise décompose les batteries et les déchets de fabrication. Dans son usine de Rochester, NY, un tapis roulant transporte les matériaux d'un étage avant de les déposer dans une cuve où ils sont déchiquetés tout en étant immergés dans une solution chimique exclusive pour prévenir les incendies.

Les pièces résultantes sont séparées et Li-Cycle récolte ensuite une substance granulaire, connue sous le nom de masse noire, qui est transformée ailleurs en ses composants métalliques. Mais Li-Cycle prévoit un investissement total en capital d'environ 485 millions de dollars pour construire une installation, également à Rochester, pour transformer la substance en lithium, cobalt et nickel de qualité batterie.

Li-Cycle, qui est devenue une société cotée en bourse en 2021, a déclaré avoir plus de 100 fournisseurs de batteries, dont un partenariat avec Ultium Cells, une coentreprise entre General Motors et la société sud-coréenne de batteries LG Energy Solution. Li-Cycle a également des partenariats stratégiques avec le géant minier Glencore et Koch Industries, le conglomérat privé avec de vastes opérations de combustibles fossiles. Ensemble, ces deux entreprises ont investi 300 millions de dollars dans Li-Cycle.

"Nous avons eu la chance d'avoir emprunté le chemin que nous avons emprunté, quand nous l'avons fait", a déclaré M. Kochhar. "C'est une industrie qui nécessite, tout comme la fabrication de batteries, une bonne quantité de capital."

Le recyclage des piles est encore relativement nouveau en Amérique du Nord, mais des entreprises plus matures à l'étranger pourraient donner une idée de ce qui est à venir. En Chine, par exemple, il y a beaucoup de recycleurs mais une pénurie de matière.

"Ils ont trop de capacité et trop peu de batteries à recycler", a déclaré Hans Eric Melin, qui a fondé Circular Energy Storage, une société de conseil spécialisée dans le marché des anciennes batteries lithium-ion. "Je pense que c'est exactement la situation à laquelle nous serons confrontés en Europe et en Amérique du Nord."

Cela pourrait prendre de nombreuses années pour que le recyclage devienne une industrie florissante aux États-Unis. Relativement peu de véhicules électriques circulent, et la plupart sont neufs. Les smartphones, ordinateurs portables et autres appareils électroniques contiennent également des batteries lithium-ion, mais elles sont difficiles à collecter et il n'y en a pas assez pour répondre aux besoins croissants de l'industrie automobile.

Mais les législateurs et les groupes environnementaux veulent que le recyclage décolle rapidement pour réduire les émissions de carbone, protéger la nation d'une dépendance excessive à l'égard des producteurs étrangers et promouvoir l'élimination sûre des batteries.

La loi sur la réduction de l'inflation signée par le président Biden au cours de l'été, par exemple, exige qu'une part croissante des précieux minéraux d'une batterie provienne du pays ou d'un allié commercial avant que les véhicules ne puissent bénéficier de crédits d'impôt. Et l'Union européenne semble sur le point d'exiger une quantité minimale de contenu recyclé dans toutes les batteries de véhicules électriques.

Pour l'instant, les recycleurs se concentrent sur la collecte des déchets d'usine.

Des usines de batteries massives sont créées dans le monde entier, dont beaucoup aux États-Unis. Ces usines pourraient fournir aux recycleurs une grande quantité de matériaux de batterie défectueux ou excédentaires, en particulier dans leurs premières années.

"Il y a toujours des pertes inévitables tout au long du processus de création d'une cellule pour une batterie lithium-ion", a déclaré Sarah Colbourn, analyste de recherche chez Benchmark Mineral Intelligence. "A cause de cela, il y a vraiment une opportunité de recycler ces déchets."

Ces déchets représenteront environ 78 % des matériaux recyclables dans le monde en 2025 et resteront la principale source de recyclage jusqu'au milieu des années 2030, lorsque les piles usagées prendront le relais, selon un récent rapport de Mme Colbourn.

Mais recycler ces batteries mortes ne sera pas facile. La collecte de ferraille est relativement simple. Des matériaux similaires provenant d'usines sont traités par lots. Les piles usagées se présentent sous différentes formes et tailles.

Des conceptions et des méthodes de construction standardisées pourraient aider, mais la plupart des fabricants d'automobiles et de batteries ont montré peu d'intérêt pour cela. Au lieu de cela, ils travaillent sur différentes approches alors qu'ils rivalisent pour fabriquer des voitures qui peuvent voyager plus loin avec une charge.

En mars, alors que Redwood se préparait à emménager dans le plus grand campus près de Reno, les travailleurs d'une petite usine à proximité de Carson City étaient occupés à traiter des appareils électroniques grand public usagés. Certains ont trié de grands bacs de batteries d'outils électriques, d'ordinateurs portables et d'autres appareils, tandis que d'autres ont supervisé des bandes transporteuses déversant des batteries dans des bacs rotatifs pour être chauffées et décomposées.

"Nous avons une opportunité de révolutionner la façon dont les matériaux sont récupérés et renvoyés dans la chaîne d'approvisionnement du côté des véhicules électriques", a déclaré M. Kassekert, le dirigeant de Redwood. "Un atome de métal peut être recyclé un nombre infini de fois - c'est juste une question de comment l'obtenir efficacement."

Après des années de perte de terrain au profit de la Chine, les dirigeants et les législateurs américains et européens sont optimistes quant au fait que le recyclage des batteries peut rapidement aider à établir une industrie nationale des batteries. Mais ils risquent d'avoir un réveil brutal, a déclaré M. Melin, le consultant.

Les batteries des véhicules électriques peuvent durer de 15 à 20 ans. Même dans ce cas, de nombreuses batteries trouveront une seconde vie - pour stocker l'énergie éolienne et solaire pour une utilisation lorsqu'il n'y a pas de vent ou de soleil, par exemple - avant d'être recyclées.

"Il n'y aura pas beaucoup de matériaux à recycler pendant longtemps", a déclaré M. Melin. "Et c'est évidemment une chose positive car la raison principale est que les batteries sont dans les voitures."

Une version antérieure de cet article citait une estimation de coût obsolète pour une usine en cours de construction par Li-Cycle à Rochester, NY, pour transformer des matériaux recyclés en lithium, cobalt et nickel de qualité batterie. La société dit qu'elle s'attend à ce que l'investissement total en capital soit d'environ 485 millions de dollars, et non de 175 millions de dollars.

Comment nous gérons les corrections

Niraj Chokshi couvre le secteur des transports, en mettant l'accent sur les véhicules autonomes, les compagnies aériennes et la logistique. @nirajc

Kellen Browning est journaliste technologique à San Francisco, où il couvre l'économie des concerts, l'industrie du jeu vidéo et l'actualité technologique en général. @kellen_browning

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