CONSEQUENCES SUR LA FILIERE DE RECYCLAGE
Nous possédons tous de nombreux appareils ou objets miniatures nécessitant une source d’énergie.
Il suffit de comparer l’évolution de la taille de nos téléphones portables et notamment celle des accumulateurs pour imaginer que de nombreuses innovations technologiques majeures ont été nécessaires pour permettre cette miniaturisation.
Les nouvelles générations de piles et accumulateurs sont plus compactes mais aussi plus performantes. Elles répondent aux besoins des consommateurs, mais quels sont les impacts de cette évolution technologique sur la filière de collecte, de tri et de recyclage des piles et accumulateurs ?
Historiquement étaient utilisés des piles et accumulateurs composés de zinc, de manganèse, de mercure, de plomb, de nickel et de cadmium. Cependant, des découvertes ont été faites et le lithium s’est trouvé être une énergie nouvelle beaucoup plus performante et surtout avec un rapport poids/énergie plus favorable que les anciennes énergies utilisées. Actuellement, les piles au lithium métal sont les piles non rechargeables les plus efficaces et celles au lithium ionique, les plus optimales pour les accumulateurs rechargeables, ce qui a inévitablement entrainé une augmentation de leur utilisation durant ces dernières années.
Citons par 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.
Qu’il s’agisse de nos télécommandes de voitures, de portails, nos montres et nos gadgets en tout genre, les piles bouton au lithium envahissent nos habitations et notre vie quotidienne.
Mais l’arrivée de la chimie du lithium n’est pas sans conséquences sur la filière de recyclage des piles et accumulateurs en général. L’ensemble des acteurs de la filières ont été obligés d’intégrer les nouvelles réglementations (respect du rendement du recyclage…), de développer leur expertises au niveau de la dangerosité de ces piles tout en devenant une activité profitable (notamment les recycleurs qui sont pour la plupart des entreprises jeunes et très innovantes mais sans rentabilité récurrente).
CATEGORIES LES PLUS IMPACTEES
Les accumulateurs ont connu une évolution très forte tant au niveau de la réduction de leur poids que de l’augmentation de leur performance. On peut l’illustrer avec l’exemple suivant :
Quel accumulateur est-il nécessaire d’équiper son vélo à assistance électrique pour parcourir 40 à 50 km ?
Pour obtenir les 300 à 360 Wh nécessaire à cette performance, le poids et donc la taille de la batterie évoluera entre ;
- 13 -15 kg pour un accumulateur au Plomb
- 7 – 8 kg pour un accumulateur NiCd
- 6 – 7 kg pour un accumulateur NiMH
- 4 – 4 kg pour un accumulateur Li-ion
Il apparait donc inévitable que le choix de la technologie Li-ion se soit imposée dans les applications liées à la mobilité.
L’autre catégorie qui a connu une mutation importante est celle des piles bouton, où un changement accéléré s’est opéré des piles bouton au mercure vers celles au lithium.
Le législateur a aussi limité l’utilisation du mercure à 0,0005% en poids dans les piles avec la Directive batterie 2006/66/CE du Parlement Européen, ce qui a provoqué un important développement de la commercialisation des piles bouton au lithium, également plus performantes énergétiquement
CONSEQUENCES SUR LA FILIERE DE RECYCLAGE DES PILES & ACCUMULATEURS
Une collecte devant respecter la réglementation du transport des matières dangereuses :
La première conséquence majeure sur la filière de fin de vie est la nécessité pour l’ensemble de la filière de collecte des piles en mélange de respecter l’ADR, qui est l’Accord européen relatif au transport international des marchandises Dangereuses par la Route car l’augmentation des volumes de piles et accumulateurs dans les piles en mélange ne cesse de progresser.
Cet accord impose une double contrainte avec l’utilisation d’emballages spécifiques et le besoin en formation/équipement du chauffeur et du camion pour toute collecte dépassant 333 kg de piles au lithium. Ces précautions sont justifiées car le risque d’inflammation rapide des piles au lithium est réel.
Un démantèlement plus complexe :
L’extraction des batteries et piles des DEEE est complexifiée par la réduction de taille et la nécessité d’extraire les piles au lithium pour ne pas endommager les outils de broyage et éviter tout incendie.
Cette extraction devient un enjeu majeur de la filière car il faut industrialiser les procédés pour en baisser les coûts, et ceci, en évitant de les endommager, ce qui est malheureusement le cas avec la plupart des outils actuels des démanteleurs.
Il faut donc ici aussi être innovant et fortement s’adapter à l’évolution rapide du marché.
Un tri en perpétuelle adaptation :
Les grilles des tamis du séparateur de piles bouton doivent être adaptées pour ne pas laisser passer les petites piles bâton alcaline LR3-AAA (leurs ventes se développent au détriment de la taille LR6-AA).
Mais c’est à nouveau la gestion des piles et accumulateurs avec notamment le fort développement des piles bouton au lithium et la présence de piles industrielles qui a entrainé l’inflexion majeure au niveau des précautions à mettre en œuvre pour leur manipulation et leur stockage dans les centres de tri.
Le tri des piles et accumulateurs encore très manuel reste un moyen sûr pour extraire en tout sécurité les éléments au lithium. Des procédures pour leur stockage temporaire avant envoi vers les recycleurs ont été mises en place.
Une nouvelle filière de traitement à développer :
Pour l’ensemble des couples électrochimiques classiques comme les piles alcalines ou les accumulateurs au NiCd, NiMH ou au plomb, la miniaturisation n’a pas engendré de problématique majeure.
Par contre, l’introduction du lithium et notamment celle des accumulateurs Li-ion a nécessité le développement de nouvelles technologies de recyclage avec trois problématiques majeures :
- la sécurité au niveau du stockage,
- la sécurisation des opérations de broyage sous atmosphère inerte pour la plupart des technologies de recyclage,
- la difficulté 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.
UN HANDICAP SUPPLEMENTAIRE POUR LA COLLECTE ?
La taille d’une pile a-t-elle une influence sur l’incitation à la collecte ? C’est très probable.
Les taux de collecte des plus gros accumulateurs comme ceux au plomb ou au NiCd sont meilleurs que ceux des piles alcalines ou des piles bouton. Plus un accumulateur est gros, plus on hésite à le jeter dans les ordures ménagères.
La miniaturisation et l’incorporation croissante des accumulateurs dans les équipements électriques ne simplifient pas la collecte et demande une expertise lithium des centres de démantèlement de DEEE.
TABLEAU DE SYNTHESE DES IMPACTS
La miniaturisation des piles et accumulateurs a un grand nombre d’impacts sur la filière de fin de vie des piles et accumulateurs.
Le principal impact est lié à l’introduction de l’utilisation du lithium dans les piles primaires (non rechargeables), principalement bouton, et dans les accumulateurs Li-ion en forte progression de ventes.
AVIS GENERAL
La miniaturisation de toutes les catégories de piles et accumulateurs est inéluctable car l’ensemble des équipements nécessitant de l’énergie portable est en perpétuelle réduction de poids et de taille.
Cette demande de performance accrue et de réduction de poids et de taille fait converger les technologies rechargeables ou non vers le lithium.
Cette introduction du lithium et son énergie massique exceptionnelle a apporté des modifications majeures dans la filière de fin de vie des piles et accumulateurs avec :
- l’obligation du respect de la réglementation ADR pour la collecte y compris des piles en mélange,
- la nécessité de mise en place de procédures de sécurité chez les démanteleurs de DEEE,
- la nécessité d’utilisation de conditionnements spécifiques et de zones de stockage sécurisées pour les piles au lithium en sortie de centre de tri,
- et l’obligation de développer de nouvelles technologies de recyclage pour les piles lithium primaires ou les accumulateurs Li-ion.
L’ensemble des opérateurs de la filière de fin de vie des piles s’adapte en permanence à cette évolution.
Dans l’état actuel des équipements et techniques de collecte, démantèlement, tri et traitement utilisés en France, les adhérents du SFRAP sont à la pointe des derniers développements.
Certains opérateurs français se sont notamment spécialisés dans le développement de techniques de recyclage dédiées des piles et accumulateurs au lithium et ont apporté un changement majeur ces dernières années. L’enjeu est notamment de respecter le règlement (UE) n° 493/2012 relatif au calcul du rendement du recyclage, ce qui nécessite des investissements importants et des procédés de plus en plus complexes pour atteindre les objectifs pour les piles et accus au lithium.