Le recyclage des batteries des vélos électriques

Malgré le fait que rouler à l’électricité semble un acte non polluant, il est important de prendre en compte tout ce qui tourne autour de la fabrication, de l’entretien et de la destruction des batteries utilisées sur les vélos électriques.

À ce jour, toutes les batteries qui fournissent de l’énergie électrique (accumulateur électrique) contiennent de nombreux produits dangereux, toxiques pour l’homme et l’environnement.

Avant que la batterie ne soit en fin de vie il est intéressant de comprendre comment et avec quoi elle est fabriquée !

Quels sont les types de batteries rechargeables utilisées actuellement ?

Une batterie (accumulateur électrique) rechargeable est un système qui permet de stocker l’énergie électrique pour la restituer au moment où on en a besoin. La plus ancienne semble être la batterie au plomb (1854) qui équipe encore la plupart des automobiles à moteurs à explosion (99%). Il y a également les batteries Ni-Cd (nickel-cadmium), Ni-MH (nickel-métal hydrure), Ni-Zn (nickel-zinc) et enfin les batteries les plus utilisées sur les VAE, celles au Lithium.

Pour faire simple nous allons présenter les plus utilisées, les batteries au plomb et les batteries au Lithium. Sachant que pour le recyclage, même si les techniques sont différentes, les processus sont compliqués, délicats et si on ne prend pas énormément de précautions, ils sont très polluants.

Batterie électrique au plomb

Le principe de la batterie au plomb est basé sur la réaction qui se produit avec les éléments en présence qui sont le plomb et l’acide sulfurique. La batterie est constituée d’éléments plomb (cellules) qui sont mis en série pour obtenir la tension souhaitée. Cet ensemble est immergé dans une solution d’acide sulfurique qui a pour but de permettre les échanges électriques entre les électrodes par réactions électrochimiques.

Cette batterie à le gros avantage de fournir une puissance considérable au moment de la connexion. Cette puissance électrique étant nécessaire au démarrage des véhicules à moteurs à explosion. Mais elle a pour inconvénient d’être la batterie qui restitue le moins l’énergie nécessaire à sa charge (environ 50%).

Pendant son fonctionnement, il n’y a pas de pollution car le plomb et l’acide sulfurique sont confinés dans un contenant très résistant et étanche. Ces batteries n’ont pas d’effet mémoire.

Batterie au Lithium

Les batteries au Lithium sont de plus en plus utilisées dans le monde. On les trouve partout, que ce soit dans les téléphones, dans les torches, dans les véhicules à assistance électrique (voitures, vélos, bateaux, avions…), dans l’habitat (domotique)…

Attention

Ne pas confondre accumulateur au lithium et pile au lithium. Il faut savoir qu’en français la confusion est possible puisque nous utilisons « batterie électrique » à la place de « batterie d’accumulateurs électriques ». La pile au lithium n’est pas rechargeable et essayer de la recharger peut être très dangereux (explosion et projection de produits toxiques).

Un accumulateur au Lithium fonctionne grâce à un échange réversible des ions lithium qui s’effectue entre l’électrode positive et l’électrode négative. L’électrode positive est réalisée avec un oxyde de métal (manganèse ou dioxyde de cobalt). L’électrode négative est presque toujours en graphite. Pour éviter les dégradations des électrodes qui sont très réactives, on emploie électrolyte aprotique.

Pour obtenir la tension souhaitée on met en série les cellules unitaires qui ont une tension nominale de 3,6 Volts.

Pour permettre la charge et la bonne utilisation de ces batteries, on intègre un système électronique qui a pour but de sécuriser les échanges avec le chargeur ou le moteur. Ce système est le système électronique de protection embarqué (Battery Management System = BMS). Il évite tous les risques d’explosion, de destruction et gère les cellules ainsi que de décharges au-delà des limites.

Les avantages sont importants :

  • Pas d’effet mémoire.
  • Poids très faible.
  • Grande densité d’énergie/poids.
  • Ne se déchargent presque pas quand elles ne sont pas utilisées (autodécharge).
  • N’ont pas besoin de soins particuliers, pas de maintenance.

Les inconvénients

  • Les courants utilisables sont plus faibles que pour la batterie au plomb.
  • Les cycles de recharge doivent être rigoureux (pas de décharge complète car risques de destruction…).
  • Risque de surchauffe (rare sur les batteries de VAE).

Le recyclage

Batterie au plomb

Le plomb est un produit dangereux pour l’homme s’il l’ingère ou le respire dans des émanations à base de plomb. L’acide sulfurique est également dangereux car il a le pouvoir de bruler les tissus humains et de détruire tous les organismes végétaux et certains minéraux.

Cependant, le recyclage est relativement aisé. Au cours de ce recyclage, on récupère environ 95% des matériaux qui composent cette batterie au plomb. Malgré les règlements de plus en plus sévères et coûteux, cette filière arrive à financer les opérations de recyclage avec la vente des produits récupérés qui seront réutilisés dans l’industrie.

Le recyclage commence par la collecte chez les récupérateurs (garagistes, décharges…), puis par le vidage des batteries pour évacuer l’acide, ensuite ces blocs sont broyés et portés à haute température pour fondre le plomb qui est transformé en lingots et vendu aux industriels (fabricants de batteries, par exemple).

On estime que près de 90% des batteries en fin de vie subissent le recyclage, les 10% restant finissent dans des décharges sauvages ou restent sur les véhicules en épaves…

Batterie au Lithium

C’est quoi le Lithium ?

Le lithium est un métal alcalin de numéro atomique 3, qui lorsqu’il est pur devient relativement mou. La particularité du Lithium est sa légèreté et la faible énergie de liaison de ses noyaux. Cette particularité est utilisée dans les fissions nucléaires. La production de l’élément lithium à débuté en 1923 en Allemagne.

Le lithium a de multiples utilisations :

  • Dans l’industrie du verre et de la céramique.
  • Pour la fabrication de piles et d’accumulateurs rechargeables.
  • Il a des propriétés lubrifiantes.
  • Permet de traiter les environnements au taux de CO2 élevé (sous-marins…).
  • En métallurgie.
  • Dans les industries du caoutchouc.
  • Dans les thermoplastiques.
  • Pour des réaction chimiques (industrie).
  • Production de certains alliages (aviation).
  • Pour des traitements de troubles du comportement (bipolarité, industrie du médicament – pharmaceutique).

C’est un métal qui ne se trouve pas à l’état naturel, il est sous la forme d’un composé ionique. Il est extrait de certaines roches, d’argiles ou de saumures (eau de mer concentrée). Pour obtenir ce métal on doit réaliser une électrolyse.

Où trouve-t-on le Lithium ?

Les deux principaux pays qui détiennent la presque totalité des réserves mondiales sont la Bolivie (60%) et la Chine (28%). Le traitement est réalisé par ces cinq principaux pays : les Etats-Unis, l’Australie, le Chili, l’Argentine et la Chine.

Recyclage des batteries au lithium

En raison du prix d’achat du lithium « neuf », le recyclage peut devenir très intéressant mais nécessite une grande rigueur, une technique sécurisée et des moyens importants. Le recyclage artisanal est à proscrire car trop incertain et avec trop de risques de pollution.

Comme pour les batteries au plomb, la première phase du recyclage est la collecte. Il est bien évident qu’il est interdit de jeter une batterie au lithium dans la nature. Les centres de récupérations sont à la disposition des utilisateurs, comme les décharges municipales, les vendeurs, les ramassages organisés par les collectivité locales… N’hésitez pas à vous renseigner sur internet ou à votre mairie pour trouver le point de collecte le plus proche de chez vous.

Actuellement le recyclage des batteries au lithium est relativement faible en raison de la jeunesse de ces batteries. On estime que seulement 10% des batteries achetées, embarquées ou utilisées sont en cours de recyclage. Ce faible taux est dû à la nouveauté de ce type d’accumulateur, mais également au prix peu élevé du Lithium produit actuellement. La rentabilité du procédé de recyclage sera atteinte quand les quantités seront plus conséquentes.

De nos jours, il n’y a pas de systèmes automatiques pour effectuer les opérations qui consiste à séparer les divers éléments de la batterie. Tout doit se faire à la main, le tri des types de batteries, des techniques utilisées, des matériaux des contenants… Ensuite c’est un procédé de broyage qui effectue la mise en particules plus ou moins fines, puis la séparation des éléments se fait avec des densitomètres, par gravimétrie et des séparateurs magnétiques. Vient ensuite la partie thermique où des fours séparent les métaux en détruisant les matières organiques. Les diverses températures du four permettent de récupérer chaque matériau en fonction de sa température de fusion. Enfin on utilise l’hydrométallurgie pour récupérer les particules de lithium, de cobalt ou encore les composants de terres rares.

Les chercheurs et les industriels mettent au point des techniques moins énergivores avec moins de dégagement de CO2, de particules fines et de gaz toxiques…

Conclusion

Ce n’est pas parce qu’on fait du vélo et qu’on aime la nature qu’on doit gaspiller les ressources naturelles. Pensez à économiser vos batteries en les entretenant correctement et ne les jetez pas n’importe où ! L’électricité qui sert à charger vos batteries n’est pas une énergie si propre que ça !