Puissance des batteries : cinq innovations pour des véhicules électriques plus propres et plus écologiques

Puissance des batteries : cinq innovations pour des véhicules électriques plus propres et plus écologiques

Les véhicules électriques sont considérés comme un élément clé de la transition vers une économie à faible émission de carbone, mais leurs coûts humains et environnementaux sont de plus en plus évidents et les nouvelles technologies peuvent-elles y contribuer ?

Si la transition vers une économie à faible émission de carbone est bien engagée, le meilleur chemin pour y parvenir reste sujet à débat. Mais, parmi la multitude de « voies » et de « feuilles de route », un large consensus existe : Les technologies « propres » joueront un rôle essentiel.

Cela n’est nulle part plus vrai que pour les transports. Pour réduire les émissions des véhicules, il faut trouver une alternative au moteur à combustion.

Alors que l’hydrogène vert se développe à un rythme soutenu, la plupart des premiers progrès concernent les véhicules électriques (VE). Malgré une stagnation générale des achats de voitures neuves, les chiffres mensuels récents montrent un bond de 50 % des ventes de VE en glissement annuel.

Pourtant, « propre » est un terme relatif. Les VE ne sont pas équipés de pots d’échappement produisant des émissions, mais les matières premières qui les composent contiennent autant, sinon plus, de carbone que leurs équivalents à combustion. Comme le montre une récente enquête du Guardian, les droits de l’homme et les coûts environnementaux de la révolution verte des transports ne sont toujours pas pleinement pris en compte dans la course aux véhicules électriques.

Les batteries utilisées par les VE constituent une grande partie de ce problème et peuvent faire grimper le poids de la voiture à près de 3 000 kg. Elles contiennent des métaux rares, dont beaucoup proviennent des endroits les plus pauvres et les plus sensibles sur le plan écologique de la planète.

Pourtant, les éco-innovations sont en marche. Nous examinons ici cinq initiatives visant à améliorer le bilan écologique des batteries des VE à différents stades de leur vie.

Exploitation minière : sauver l’aquifère

L’acquisition des métaux bruts pour les batteries a été associée à des impacts sur l’environnement et les droits de l’homme, tels que le travail des enfants (cobalt) et la pollution des rivières (cuivre).

Le lithium, un métal rare dont dépendent fortement les batteries des VE, est extrait de gisements terrestres ou d’aquifères souterrains. Dans le cas de ces derniers, de grandes quantités d’eau souterraine salée sont pompées à la surface, puis évaporées dans d’immenses bassins de la taille d’un lac. L’entreprise française de métallurgie Eramet expérimente une alternative basée sur la « nanofiltration », qui filtre l’eau à travers des granulés minéraux naturels et la renvoie dans l’aquifère.

L’entreprise a investi 200 millions d’euros (145 millions de livres sterling) dans le projet, y compris la construction d’un prototype fonctionnel à Salta, en Argentine. Avec un taux de rendement de 90 %, soit près du double de la moyenne du secteur, moins de lithium vierge finit « à la poubelle », déclare Philippe Gundermann, vice-président exécutif chargé de la stratégie et de l’innovation chez Eramet. L’entreprise a également annoncé récemment le début de la construction d’une nouvelle usine de lithium en Argentine qui, selon elle, couvrira 15 % des besoins européens en lithium.

Conception : devenir modulaire

L’électronique a un problème d’obsolescence que les VE partagent. Le passage à l’électrique devrait créer 12 millions de tonnes de déchets de batteries d’ici à 2030. C’est là qu’intervient Aceleron. Cette startup britannique espère faire pour les batteries ce que l’entreprise néerlandaise Fairphone a fait pour les smartphones, à savoir adopter la modularité. Les principaux composants d’une batterie électrique – la cathode, l’anode, le séparateur, le système de refroidissement, les fusibles, le matériel d’assemblage, etc. ont tous une durée de vie différente.

La plupart des batteries sont collées ou soudées ensemble, ce qui rend difficile l’accès à un composant cassé. La solution d’Aceleron utilise la compression pour réduire la nécessité de coller les composants, ce qui facilite le démontage d’une batterie pour la réparer, l’entretenir ou la réutiliser. « Si vous pouvez rendre une batterie réparable, il est possible de prolonger sa durée de vie de 10 ans », explique Carlton Cummins, cofondateur. L’entreprise basée dans les Midlands a conclu des accords pour utiliser son système de batterie dans des camions et des véhicules tout-terrain.

Réutilisation : stockage d’énergie

À un moment donné, les performances des batteries s’amenuisent. La capacité de stockage ne permet peut-être plus de faire un aller-retour de 250 km, mais cela ne les rend pas inutiles. Connected Energy, une entreprise basée à Newcastle, récupère les vieilles batteries des VE et les combine en unités de stockage d’énergie stationnaires.

« Nous utilisons les batteries presque exactement comme elles sortent du véhicule », explique Matthew Lumsden, directeur général de l’entreprise. Chaque batterie de l’unité est connectée à un système informatique qui surveille les niveaux de température et la disponibilité de l’énergie, et qui gère les taux de charge et de décharge. Connected Energy dispose d’une douzaine d’unités d’énergie de seconde vie en service sur des sites industriels au Royaume-Uni et en Europe, et prévoit de doubler ce chiffre dans les mois à venir.

Lumsden s’attend à ce que sa solution monte en puissance à partir de 2025, lorsque les premiers conducteurs de VE commenceront à mettre à jour leurs voitures et que davantage de batteries seront disponibles. Des recherches non publiées de l’université de Lancaster indiquent que pour chaque mégawattheure fourni par le système de stockage de Connected Energy, l’équivalent d’environ 1 100 tonnes de dioxyde de carbone est économisé.

Recyclage : fusion à faible consommation d’énergie

Lorsque les niveaux de performance atteignent le point où les possibilités de réutilisation commencent à s’épuiser, le recyclage devient l’option la plus viable. La plupart des VE fonctionnent avec des batteries au lithium-ion. Non seulement ces batteries sont très « volatiles », c’est-à-dire qu’elles sont susceptibles de prendre feu, mais, malgré leur nom, elles contiennent relativement peu de lithium.

La société belge Umicore, une ancienne fonderie devenue « mineur urbain », a mis au point un système de recyclage de pointe qui transforme les composants de base en un alliage métallique (comprenant du cuivre, du nickel et du cobalt) et un concentré (contenant du lithium et d’autres éléments rares). L’énergie propre de la batterie, ainsi que les parties organiques de ses matériaux, font que « relativement peu d’énergie » est ajoutée pour atteindre les températures requises pour la fusion, explique Marjolein Scheers, porte-parole de la société. La chaleur provient également de la combustion des gaz nocifs produits au cours du processus.

Le site d’Umicore dans le quartier de Hoboken à Anvers a la capacité de recycler l’équivalent de 35 000 batteries de VE par an, ce qui en fait l’un des plus grands au monde. « Le recyclage des batteries à faible impact sera essentiel pour réduire l’empreinte carbone globale des matériaux des batteries rechargeables et fournira du contenu recyclé pour favoriser le passage à la mobilité électrique », explique M. Scheers.

Transparence : passeport de la batterie

Et si les acheteurs de voitures électriques entrant dans une salle d’exposition pouvaient connaître non seulement la distance que peut leur faire parcourir une seule charge ou le temps nécessaire pour passer de 0 à 60 km/h, mais aussi les détails du parcours de la batterie de la voiture avant d’arriver sur le terrain ? C’est l’objectif d’un projet ambitieux de la Global Battery Alliance (GBA). Cette initiative privée-publique, coordonnée par le Forum économique mondial, prévoit de lancer le « passeport » de la batterie à la fin de l’année prochaine.

L’outil numérique promet de suivre la gestion des risques sociaux et environnementaux pendant la durée de vie d’une batterie de véhicule électrique, depuis les éventuelles violations des droits de l’homme lors de l’extraction des minerais jusqu’à la consommation d’énergie lors de sa production. Selon Anna Pienaar, directrice exécutive de la GBA, le passeport volontaire permettra aux autorités de réglementation de « suivre l’impact des batteries de VE sur l’environnement et les droits de l’homme et aux clients de faire des choix plus éclairés ». Le comité directeur du projet comprend les constructeurs automobiles Audi et Renault, ainsi que la société minière Glencore.

Guy ERWAN

Guy est un bénévole qui n’a pas d’expérience en matière de journalisme, mais il a une grande envie d’apprendre. Il nous apporte son dynamisme et son expérience dans le monde associatif. Guy est originaire de Nantes et aime partager son amour de cette belle région.