Les véhicules électriques sont devenus un pilier du marché automobile mondial, affrontant leurs rivaux à essence et grugeant régulièrement leur propre part de marché, année après année. Les mandats du gouvernement visant à mettre fin à la vente de véhicules polluants à moteur à combustion interne et les subventions aux voitures plus propres promettent de conspirer pour créer un boom des véhicules électriques.

Le résultat devrait être un air beaucoup plus pur, car la production d’électricité, même dans les centrales électriques les plus sales, est bien plus propre et plus efficace que des millions de moteurs individuels qui tournent partout. Cependant, si la voiture électrique doit régner en maître, elle devra être construite en nombre toujours plus grand. Pour ce faire, il faudra d’énormes quantités de certains matériaux qui peuvent être coûteux et parfois en quantité très limitée. Ainsi, pour aider à soutenir le boom des véhicules électriques, le recyclage de ces matériaux pourrait jouer un rôle très important.

Batteries, moteurs et tout le reste

Nous ne nous inquiétons pas trop des énormes quantités de matériaux qui entrent dans la création de millions de voitures traditionnelles chaque année, car ces chaînes d’approvisionnement ont été largement stables pendant la majeure partie d’un siècle au fur et à mesure que l’automobile se développait. Cependant, la hausse de la fabrication de véhicules électriques nous mettra à la recherche d’un approvisionnement plus important de toute une gamme de matériaux. Le lithium est un candidat principal, tout comme le cobalt et une poignée d’autres éléments qui sont utilisés dans la fabrication de batteries à haute capacité et à haut rendement. Les moteurs et les composants électroniques associés auront également un impact, exigeant de grandes quantités de cuivre pour les enroulements et de métaux des terres rares pour les aimants à haute résistance essentiels à leur production.

La réponse humaine traditionnelle paresseuse à ce problème consiste simplement à sortir et à déterrer un peu plus de tout ce dont nous n’avons pas assez. Malheureusement, ce n’est pas toujours facile. L’approvisionnement de bon nombre de ces matériaux est limité, et souvent dans des endroits qui rendent difficile le maintien de l’approvisionnement sur de longues périodes. Les abus du travail et les problèmes de droits civiques peuvent également soulever des dilemmes moraux concernant l’offre. À titre d’exemple, la grande majorité de l’approvisionnement mondial en cobalt provient du Congo, où les enfants sont régulièrement contraints de travailler dans des opérations minières dangereuses. Et il y a des inquiétudes quant au fait de se fier à une seule source de matériaux ; La Chine se trouve être l’hôte des gisements les plus riches de métaux des terres rares, fournissant actuellement environ 85% de la demande mondiale. Les grands monopoles d’approvisionnement peuvent provoquer des pénuries et des prix en flèche en cas de problème, car les entreprises n’ont nulle part où se tourner pour obtenir des matériaux vitaux.

La nature critique de ces matériaux pour la technologie moderne a conduit à des appels au recyclage obligatoire de ces matériaux. Toutes sortes de fabrications électroniques modernes, et pas seulement les véhicules électriques, s’arrêteraient si l’approvisionnement en lithium ou en terres rares s’épuisait, par exemple. Tout, des smartphones aux LED en passant par les disques durs, deviendrait impossible à fabriquer.

Amorçage des canaux de recyclage

Alors que les nouveaux projets miniers visent à nous procurer davantage de bonnes choses, il est logique de regarder ce qui peut être fait avec les matériaux que nous avons déjà extraits du sol. Plus de 10 millions de voitures électriques sillonnent déjà les rues du monde. À mesure que ces véhicules vieillissent et se retirent du service, il est logique de récupérer et de réutiliser autant de matériaux que possible pour alléger le fardeau d’avoir à produire continuellement de nouvelles matières premières.

Les enroulements des moteurs reposent toujours sur du fil de cuivre, qui est facilement recyclable avec les techniques existantes. Cependant, la demande devrait augmenter de manière significative avec la hausse des ventes de véhicules électriques.

Bien sûr, selon le matériau d’intérêt, le recyclage peut être très, très facile ou très, très difficile. Par exemple, le recyclage du cuivre est une industrie mature, et la récupération du câblage en cuivre des véhicules est un processus assez simple et direct. Cependant, d’autres matériaux ne sont pas si simples.

Les batteries modernes ne sont pas si facilement recyclées, comme notre propre Dan Maloney l’a expliqué dans son article Prendre l’avantage sur le recyclage des batteries au lithium. Pourtant, le retraitement des batteries de véhicules électriques est l’une des plus grandes préoccupations en ce qui concerne les approvisionnements futurs. Le problème est que les cellules existantes sont constituées de nombreux matériaux de valeur différents, tous mélangés et entassés dans un conteneur métallique étanche, qui est ensuite enfermé dans une batterie plus grande avec des systèmes électroniques et de refroidissement de support. Peu ou pas de ces batteries de véhicules sont conçues pour un démontage ou un recyclage facile, car aucune infrastructure de recyclage n’existe encore. A l’inverse, aucune infrastructure de recyclage n’existe car le procédé est trop difficile et coûteux pour être commercialement viable.

Les batteries de véhicules électriques modernes sont des assemblages hautement intégrés qui nécessitent un effort considérable pour être démontés. Souvent, les cellules individuelles sont en fait collées en place, frustrant tout effort de recyclage ou de réutilisation. La refonte pour le recyclage peut améliorer cela à l’avenir.

Cependant, les batteries plomb-acide montrent la voie, avec 98 % de leurs matériaux pouvant être recyclés dans les procédés actuels. Il est probable qu’avec quelques efforts, les conceptions s’amélioreront et les processus se développeront pour permettre de récupérer de grandes quantités de lithium, de cobalt et d’autres matériaux précieux à partir des blocs-batteries EV. La société australienne Neometals travaille déjà sur les plans d’une usine à échelle commerciale en Allemagne qui traiterait 18 000 tonnes de batteries par an. Le processus prévu fonctionne en déchiquetant et en séparant d’abord les boîtiers et les feuilles en métal et en plastique, avant d’utiliser ce qu’on appelle un processus hydrométallurgique impliquant un traitement chimique pour ensuite séparer le lithium, le cobalt, le nickel et d’autres éléments des matériaux d’anode, de cathode et d’électrolyte de la batterie. . D’autres options pour un tel traitement impliquent des opérations de pyrométallurgie qui utilisent des températures élevées pour récupérer le cobalt, le nickel et le cuivre, bien que les processus à haute température ne soient pas en mesure de récupérer des matériaux tels que le lithium ou l’aluminium.

Récupérer les terres rares

Métaux des terres rares sous forme de poudre oxydée. Ces matériaux sont essentiels dans tout, des aimants aux lasers et même aux ampoules fluorescentes et aux LED. De nombreux lecteurs de Hackaday ont soudainement bronché à l’idée de ne plus pouvoir se procurer leurs clignotants RVB préférés.

De même, les métaux des terres rares n’ont fait l’objet que d’efforts de recyclage limités jusqu’à présent, car de nouveaux approvisionnements ont évité la nécessité d’envisager le recyclage. Cependant, avec un œil sur la demande future et les risques potentiels pour les approvisionnements actuels, un regain d’intérêt a afflué dans le secteur. Les méthodes de traitement sont similaires à celles des batteries, impliquant des méthodes de traitement chimique et à haute température pour récupérer les matériaux, bien qu’aucune ne soit encore devenue financièrement viable sur le marché. Seulement 1% de ces matériaux sont actuellement recyclés, et jusqu’à présent, les efforts de recyclage restent un intérêt académique plutôt qu’une réalité commerciale.

Pour l’instant, la révolution du véhicule électrique n’en est qu’à ses débuts. Ainsi, les efforts visant à améliorer les chaînes d’approvisionnement et les méthodes de recyclage restent du domaine de l’investissement spéculatif, plutôt que de quelque chose en cours de développement sérieux. L’un des problèmes d’une économie de marché est qu’il peut y avoir un décalage important lorsque le reste de l’économie évolue autour du développement d’une nouvelle technologie, attendant souvent qu’elle soit largement adoptée avant que les principaux acteurs dépensent de l’argent pour le soutien nécessaire Infrastructure. Quoi qu’il en soit, les difficultés de croissance devraient persister pendant un certain temps, car les véhicules électriques deviennent de plus en plus populaires et les demandes de matières premières essentielles continuent d’augmenter.