Fraunhofer FFB développe un outil pour le recyclage des batteries.
L’institution Fraunhofer Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) et l’université RWTH Aachen ont développé un modèle d’évaluation pour le recyclage des batteries au lithium-ion. Cet outil permet de comparer différentes méthodes en fonction de leurs coûts et de leurs émissions de CO₂.
Le modèle prend également en compte la composition énergétique régionale ainsi que le niveau d’utilisation des installations de recyclage.
Image : Fraunhofer FFB
Le modèle de calcul vise à aider les entreprises de recyclage, les fournisseurs de technologies et les fabricants de batteries à évaluer de manière économique et écologique différents procédés de recyclage sur une base commune.
La gravité des défis économiques liés au recyclage des batteries a été mise en évidence récemment par une étude menée dans le projet de recherche européen Safeloop. Selon cette étude, le recyclage des batteries lithium-ion en Europe entraîne actuellement, dans les conditions examinées, une perte moyenne d’environ 1,90 euro par kilogramme de pack de batteries. Les chercheurs ont identifié parmi les principaux facteurs de coût le transport de marchandises dangereuses, le démontage ainsi que les incertitudes liées au recyclage des matériaux.
Le nouveau modèle Fraunhofer part de l’évaluation de processus de recyclage individuels. En effet, les méthodes disponibles diffèrent non seulement en termes de consommation d’énergie et de taux de récupération. Les décisions prises aux étapes initiales du processus influencent également la qualité des matériaux récupérés ainsi que les efforts nécessaires aux étapes ultérieures. Afin de représenter ces relations, l’outil divise toute la chaîne de recyclage, selon un principe modulaire, en différentes zones, étapes de processus et technologies. Cela permet, par exemple, de comparer différentes méthodes de broyage et d’étudier leurs effets sur le processus de recyclage ultérieur.
Le modèle Fraunhofer tient compte du site et de la charge de travail
Le fondement de cet outil est une base de données contenant des informations sur les différentes étapes du processus. Les utilisateurs peuvent, entre autres, définir le débit de matières premières et la composition des batteries à recycler, afin de créer des chaînes de traitement personnalisées.
Le modèle suit les flux de matières tout au long de la chaîne de recyclage et les relie à des indicateurs économiques et écologiques. Sont pris en compte, par exemple, la consommation d’énergie, les émissions de CO₂, les coûts d’exploitation et d’investissement, ainsi que les revenus provenant des matières premières récupérées. Les coûts de traitement des déchets, la composition énergétique régionale, les coûts de main-d’œuvre et le taux d’utilisation des installations peuvent également être intégrés dans les calculs.
Lorsque des paramètres tels que le débit, la capacité de séparation ou le taux de récupération changent, l’outil montre leurs effets sur les étapes ultérieures du processus, ainsi que sur les coûts et les émissions. Cela permet d’identifier les domaines particulièrement coûteux ou émetteurs, et d’examiner différents scénarios pour le déploiement industriel du recyclage des batteries.
« Avec cet outil, nous souhaitons rendre comparables différents concepts de recyclage sur une base commune, afin de créer une base fiable pour les décisions technologiques et stratégiques », explique Benedikt Gruber, chercheur au Fraunhofer FFB. Ce modèle peut être utilisé tant pour optimiser les processus de recyclage existants que pour évaluer de nouvelles technologies.
Le Modular Lifecycle Tool a été développé dans le cadre d’une étude menée en consortium avec des partenaires issus de l’industrie du recyclage, de la construction d’équipements et du conseil. À l’avenir, le cadre d’évaluation devrait être élargi pour inclure d’autres chimies de batteries, des ensembles de données différenciés selon les régions et des scénarios réglementaires.