Recyclage du lithium : comment le Japon en récupère 90 % à partir de batteries de VE usagées

Alors que les véhicules électriques passent d'un achat de niche à un choix courant dans une grande partie du monde, un problème plus discret s'est construit en coulisses : que devient-il des millions de batteries lithium-ion une fois usées ? Une équipe de chercheurs au Japon affirme avoir mis au point une méthode permettant de récupérer jusqu'à 90 % du lithium enfermé dans ces batteries hors d'usage, un chiffre qui, s'il se confirme à l'échelle industrielle, pourrait redéfinir la manière dont le monde s'approvisionne en l'un des matériaux les plus critiques de la fabrication moderne.

Le lithium se trouve au cœur de la chaîne d'approvisionnement des batteries pour véhicules électriques, ordinateurs portables, téléphones et stockage d'énergie à l'échelle du réseau, mais il n'est ni réparti uniformément dans le monde ni simple à extraire. La majeure partie du lithium extrait mondialement provient d'un petit nombre de pays, largement concentrés dans les gisements de saumure d'altitude d'Amérique du Sud et les mines de roche dure australiennes, tous deux nécessitant des procédés gourmands en énergie et en eau pour transformer le minerai brut ou la saumure en matériau de qualité batterie.

Le recyclage a longtemps été proposé comme un moyen d'alléger cette pression, mais la récupération du lithium a historiquement accusé un retard par rapport aux taux de recyclage atteints pour d'autres métaux de batterie comme le cobalt et le nickel, plus précieux au kilogramme et ayant donc attiré davantage d'investissements dans la technologie de récupération. Le lithium, en comparaison, a souvent fini comme sous-produit de faible priorité du recyclage des batteries, récupéré de manière inefficace, voire pas du tout, même si la demande de lithium vierge continuait de grimper.

La nouvelle méthode mise au point par l'équipe japonaise cible précisément cet écart, utilisant un procédé d'extraction affiné pour extraire le lithium du matériau de batterie broyé à des taux que les chercheurs décrivent comme nettement supérieurs à ceux obtenus par les techniques de recyclage conventionnelles. Bien que les chercheurs n'aient pas divulgué tous les détails de la chimie impliquée, l'accent mis sur un rendement et une pureté plus élevés suggère que le procédé est conçu en vue d'un déploiement à l'échelle industrielle, plutôt que de rester une curiosité de laboratoire.

Le moment choisi n'est pas anodin. Les ventes mondiales de véhicules électriques ont continué de grimper d'année en année, et les batteries vendues lors de la première vague d'adoption massive des VE il y a environ une décennie commencent maintenant à atteindre la fin de leur durée de vie utile, créant la première grande cohorte de packs retirés disponibles pour le recyclage. Des analystes du secteur ont averti que la demande de lithium pourrait dépasser l'offre nouvellement extraite dans les années à venir, à moins que le recyclage ne comble une part significative de cet écart, faisant de méthodes comme celle-ci une question d'urgence pour la chaîne d'approvisionnement plutôt qu'une simple question de propreté environnementale.

Il existe aussi une dimension géopolitique. Les pays sans exploitation minière domestique significative de lithium, dont le Japon, ont une forte incitation à développer une capacité de recyclage réduisant la dépendance aux importations en provenance d'un ensemble restreint de nations minières, dont certaines ont périodiquement restreint leurs exportations ou renégocié les conditions avec des fabricants de batteries étrangers. Un procédé de recyclage domestique à haut rendement offre une couverture partielle contre ce type de perturbation d'approvisionnement.

L'argument environnemental en faveur du recyclage du lithium est distinct de l'argument de la chaîne d'approvisionnement, mais le complète. L'extraction de nouveau lithium, en particulier à partir d'exploitations de saumure, nécessite de grands volumes d'eau dans des régions souvent arides, et a suscité des critiques de la part de communautés locales et de groupes environnementaux préoccupés par l'épuisement de ressources en eau rares. Récupérer le lithium à partir de batteries existantes contourne entièrement ce processus d'extraction, en réutilisant un matériau déjà extrait une première fois.

Faire passer la technologie d'un résultat de recherche à une ligne de recyclage industrielle n'est pas une mince affaire, et les chercheurs reconnaissent que des questions subsistent quant à l'efficacité des coûts à grande échelle, à la compatibilité avec la grande variété de chimies de batteries actuellement utilisées, et à la logistique de collecte et de transport sécurisé des batteries usagées. Le recyclage des batteries en général s'est heurté à ces mêmes obstacles pratiques, même là où la chimie sous-jacente était bien comprise.

Si la méthode s'avère viable à grande échelle, les chercheurs affirment qu'elle pourrait modifier de manière significative l'économie de la production de batteries, faisant du lithium recyclé un intrant véritablement compétitif aux côtés du matériau fraîchement extrait plutôt qu'un simple complément marginal. Ce changement, notent les observateurs du secteur, aiderait également les fabricants de batteries et de véhicules à réduire l'empreinte carbone associée à l'approvisionnement en matières premières, un facteur de plus en plus scruté alors que les VE sont en partie commercialisés sur la base de leurs qualités environnementales.

Pour l'instant, cette recherche constitue une preuve de concept précoce mais significative dans une course que les fabricants de batteries, les entreprises minières et les gouvernements suivent tous de près : celle de savoir si le recyclage peut mûrir assez vite pour répondre à une courbe de demande de lithium qui ne montre aucun signe d'aplatissement.