Les nouvelles générations de piles et accumulateurs doivent être plus compactes mais aussi plus performantes. Ce double objectif a provoqué un fort développement de la commercialisation des piles & accumulateurs au lithium qui n’est pas sans conséquences sur la filière de collecte et de recyclage de ces batteries en fin de vie (cf. avis COMEPA du 26 août 2017 sur les conséquences de la miniaturisation des piles accumulateurs sur la filière de recyclage).
Les technologies utilisant le lithium disposent d’une énergie beaucoup plus performante et surtout avec un rapport poids/énergie plus favorable que les anciennes technologies utilisées, comme les piles alcalines et salines ou les accumulateurs au NiCd ou au plomb. Ceci a inévitablement entrainé une augmentation de l’utilisation des piles et accumulateurs au lithium durant ces dernières années.
Distinguons les deux catégories suivantes :
- les piles primaires au lithium métal sont non rechargeables, contiennent du lithium métallique et présentent une densité énergétique supérieure à certaines autres piles non rechargeables. Les piles au lithium métal sont souvent utilisées dans les calculatrices, les stimulateurs cardiaques, les dispositifs de verrouillage de voiture à distance et les montres, pour ne nommer que quelques-unes des applications. Elles sont majoritairement sous la forme de pile bouton ou de bâtons.
- les accumulateurs secondaires au lithium ionique sont rechargeables, ne contiennent pas de lithium métallique et présentent une densité énergétique élevée. Une batterie polymère de lithium est considérée comme un type de batterie au lithium ionique. Les batteries au lithium ionique sont utilisées dans des produits de consommation tels que les téléphones cellulaires, les véhicules électriques, les ordinateurs portatifs, les outils électriques et les tablettes.
Prenons comme exemple, les piles bouton au lithium qui ont des avantages indéniables : résistance aux écarts de chaleur, moins de matières donc plus de circuits imprimés et un gain de place dans les appareils. Certaines sont réellement minuscules, très performantes et de ce fait leur commercialisation s’est fortement développée. Ces piles primaires au lithium métal gardent souvent des charges résiduelles importantes lorsqu’elles sont remplacées et l’absence d’isolation au niveau de leur coque oblige à des précautions particulières dans la gestion de leur massification et de leur transport.
Par ailleurs, ce développement de la chimie du lithium a demandé une adaptation de la filière de recyclage des piles et accumulateurs. L’ensemble des acteurs de la filière ont été obligés de développer de nouvelles expertises pour maitriser la dangerosité de ces piles et d’investir fortement dans la protection et la sécurisation des hommes et des unités de traitement.
UNE EXPERTISE A DEVELOPPER
Comme souvent, les filières de collecte et de recyclage ont subi cette évolution commerciale avec l’arrivée massive de piles et accumulateurs (P&A) au lithium et ont dû s’adapter.
Le risque lié aux P&A au lithium est le risque d’incendie en cas de court-circuit. En effet, avec leur potentiel oxydant très puissant, les P&A au lithium peuvent dégager de l’hydrogène qui est susceptible de s’enflammer en présence d’une étincelle ou avec une élévation de la température. Cette dernière pouvant être provoquée par un court-circuit venant de piles ou accumulateurs non totalement déchargés.
Ainsi, ces piles sont soumises à des restrictions quant au transport, en avion par exemple, avec un renforcement de ces restrictions dès janvier 2009. En fonction de la quantité de lithium primaire contenue, qui génère des puissances variables, les piles neuves ou en cours d’utilisation devront être placées en bagage cabine, isolées pour éviter tout court-circuit, ou seront interdites.
Cet exemple ne concerne pas la filière de collecte et de recyclage des P&A usagés en France, mais montre que les piles au lithium génèrent des adaptations importantes de la réglementation de la sécurité des transports y compris lors de leur utilisation quotidienne.
Pour la collecte P&A portables usagés en France, qui s’effectue par route, les opérateurs doivent respecter l’ADR, qui est l’Accord européen relatif au transport international des marchandises Dangereuses par la Route (cf. avis COMEPA du 26 août 2017 relatif aux conséquences de la miniaturisation des piles et accumulateurs sur la filière de collecte et de recyclage).
Pour la collecte P&A portables usagés en France, qui s’effectue par route, les opérateurs doivent respecter l’ADR, qui est l’Accord européen relatif au transport international des marchandises Dangereuses par la Route (cf. avis COMEPA du 26 août 2017 relatif aux conséquences de la miniaturisation des piles et accumulateurs sur la filière de collecte et de recyclage).
CONSEQUENCES SUR LA FILIERE DE COLLECTE ET DE RECYCLAGE DES PILES & ACCUMULATEURS
Les risques d’échauffement sont présents à toutes les étapes de la collecte et du regroupement des piles usagées, mais aussi lors de la préparation au recyclage des piles et accumulateurs avec le démantèlement dans des centres spécialisés pour les DEEE et de l’extraction lors du tri.
Lorsque les opérations de collecte, de démantèlement et de tri sont bien effectuées (respectant les préconisations des acteurs du recyclage), les points de collecte, les centres de regroupement et les centres de tri travaillent en sécurité et le recycleur reçoit les piles et accumulateurs au Lithium dans un conditionnement adapté.
Par contre, tout conditionnement défaillant ou un manque de marquage de piles ou accumulateurs endommagées peuvent engendrer des risques de sécurité.
Le fort développement de la commercialisation des piles et accumulateurs au Lithium a provoqué une nécessité d’adaptation de la filière de collecte et de recyclage à savoir :
Un stockage devant respecter des conditions de sécurité
Une collecte devant respecter la réglementation du transport des matières dangereuses
Un démantèlement plus complexe
Un tri plus complexe
Une nouvelle filière de traitement a été développée avec :
- une sécurisation accrue au niveau du stockage par des investissements importants,
- la mise en place de procédures détaillées et nouveaux outils complexes pour les opérations de broyage (sous atmosphère inerte pour la plupart des technologies de recyclage) avec un standard de sécurité élevé,
- une difficulté importante nécessitant des procédés plus complexes et plus technologiques pour atteindre un rendement de recyclage > 50% par rapport au poids initial demandé par le règlement (UE) n° 493/2012 compte tenu de la complexité chimique et de la variabilité des substances contenues dans ces piles et accumulateurs.
QUELQUES EXPERIENCES VECUES AU NIVEAU DE LA FILIERE EN RAPPORT AVEC LA MASSIFICATION DES PILES & ACCUS
Extraite de la base de données ARIA du BARPI*
° 44320 – 09/09/2013 – FRANCE – 45 – SAINT-PRYVE-SAINT-MESMIN
E38.11 – Collecte des déchets non dangereux
Vers 17h45, un salarié d’une société de récupération de déchets reconditionne des piles au lithium dans un fût alors qu’il n’est pas habilité pour cette opération. La mise en contact des piles entraîne une surchauffe et un dégagement de fumée puis une explosion projette le couvercle à quelques mètres. Les employés prennent le risque de sortir le fût à l’extérieur du bâtiment de stockage de 500 m² et essayent de l’éteindre en attendant l’arrivée des pompiers. Ceux-ci éteignent le sinistre avec des lances à eau. Une société privée nettoie les lieux et cure le réseau pluvial dans lequel une partie des eaux d’extinction s’est écoulée.
Les piles sont séchées dans de la sciure et de l’absorbant et prises en charge le lendemain par une société spécialisée. L’exploitant modifie la procédure de reconditionnement des piles pour revenir à une solution antérieure consistant à scotcher les piles des 2 côtés pour isoler les charges (en plus de la présence d’une couche d’absorbant entre chaque couche de piles prévue par la consigne de sécurité en vue du transport ADR). L’exploitant sensibilise son personnel sur les risques liés au stockage et le fût sera désormais isolé dans le bâtiment.
N° 46764 – 25/06/2015 – FRANCE – 86
E38.32 – Récupération de déchets triés
Vers 2 h, un feu se déclare dans un centre de traitement des déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) de 11 000 m². L’incendie concerne 3 000 m² de stockage. Plusieurs explosions dues à des piles au lithium se produisent. Un important panache de fumée est visible à plusieurs kilomètres et une odeur forte se dégage. Les secours évacuent les véhicules du centre technique municipal (CTM) voisin. La toiture du bâtiment s’écroule rendant difficile l’accès à certaines zones. Vers 11h15, 120 pompiers éteignent l’incendie. Les eaux d’extinction sont dirigées vers le bassin d’orage du site. Un employé du CTM est incommodé par les fumées. Un pompier se blesse à la cheville au cours de l’intervention
Ces exemples d’accidents dus à la présence de piles au lithium ont tous été maîtrisés et n’ont pas eu de conséquences graves sur l’homme et l’environnement. Ils se sont produits à diverses étapes de la chaine de collecte et de recyclage des P&A, ce qui montre que les procédures doivent être respectées à tout instant et en tout endroit.
* Le BARPI (Bureau d’Analyse des Risques et Pollutions Industriels) regroupe une équipe d’ingénieurs et de techniciens qui gère et anime la base de données ARIA (Analyse, Recherche et Information sur les Accidents) spécifiquement conçue pour l’accidentologie industrielle et technologique (www.aria.developpement-durable.gouv.fr). Le BARPI produit et diffuse également des analyses thématiques et sectorielles de cet accidentologie et assure la promotion du retour d’expérience comme outil de prévention et de réduction des risques.
TABLEAU DE SYNTHESE DES IMPACTS
La massification des piles et accumulateurs s’opère lors de plusieurs étapes de la chaine de collecte et de recyclage décrites ci-après.
Les impacts sur la filière de fin de vie des piles et accumulateurs sont nombreux et doivent être soumis à des procédures strictes de manipulation et de stockage pour éviter tout incident.
Le principal risque apparait lors des opérations de démantèlement des Déchets d’Equipements Electriques et Electroniques – DEEE et lors du stockage des batteries et piles. En effet, la catégorie petit-électroménager est souvent démantelée dans des outils industriels tels des broyeurs ou des « smashers » qui éclatent le petit DEEE, dont les téléphones, ordinateurs, petit électroménager…. Les piles et accus sont ainsi extraits mais très souvent endommagés. Le tri manuel qui s’effectue par la suite permet de récupérer avec une bonne efficacité ces piles et accus pour la plupart au lithium, mais leur massification et surtout le fait que certaines puissent être endommagées augmente fortement le risque de départ de feu.
Les consignes de stockage et notamment l’application des procédures des éco-organismes et des recycleurs décrivant un bon conditionnement pour les piles et batteries au lithium est donc indispensable. (Cf. procédure SCRELEC pour le stockage des piles sur les points de collecte….)
AVIS GENERAL
Les opérations de massification des piles et accumulateurs sont maitrisées lorsque celles-ci se déroulent conformément aux recommandations de la filière.
Depuis l’apparition des piles et batteries basés sur la technologie au lithium, le risque d’échauffement pouvant mener jusqu’à une inflammation du principalement au risque de court-circuit est circonscrit pendant la collecte grâce à des mesures simples et efficaces. La collecte des piles en mélange auprès du grand public s’effectue sans risque et les acteurs, qui génèrent un flux composé à 100% de lithium utilisent des procédures spécifiques (scotch + vermiculite).
Les divers faits et expériences qui sont relatés dans cet avis montrent que les différents opérateurs de la filière se sont fortement adaptés et que le risque est largement maîtrisé.
Il reste cependant à continuer le travail pédagogique au quotidien auprès de l’ensemble de la filière, sur les risques principaux, concentrés sur les opérations de collecte et de démantèlement des DEEE contenant des piles au lithium.
Au niveau du tri, les cinq centres français ont déjà investi et mis en place des procédures pour faire le nécessaire afin de gérer les piles et accumulateurs au Lithium, mais ils sont exposés au quotidien à la qualité des livraisons qui leurs arrivent.
Quant aux recycleurs, ils sont aujourd’hui à la pointe des derniers développements en matière de gestion et de maîtrise du risque lié à la présence de P&A au lithium dans leur travail du quotidien.