Recupyl: recyclage à 98% des métaux contenus dans les batteries lithium-ion!

Dimanche 12 octobre 2008 7 12 /10 /2008 00:11

Recupyl: recyclage à 98% des métaux contenus dans les batteries lithium-ion!

"Recupyl vient en effet de mettre au point un procédé révolutionnaire capable de récupérer la quasi-totalité (jusqu'à 98 %) des métaux contenus dans les batteries lithium-ion qui équipent les téléphones et les ordinateurs portables mais aussi les appareils photo numériques, les caméscopes et les voitures électriques. Le tout à température ambiante et donc avec une dépense énergétique très réduite (...)"

Suite: LeFigaro.fr

"Les batteries sont broyées mécaniquement avant de passer à travers un aimant qui opère un premier tri. Papiers et matières plastiques empruntent le circuit des filières de valorisation classique tandis que l'acier est directement écoulé sur le marché des matières premières. Les métaux non ferreux, quant à eux, sont séparés par traitement chimique (précipitation sélective en phase aqueuse). Le rendement est étonnant : Recupyl obtient 130 kg de cobalt, 290 kg d'acier inox, 85 kg de lithium, 80 kg de cuivre et 240 kg de résidus (papier, plastiques) à partir d'une tonne de batteries. Ce qui permet de remplacer l'extraction et le transport de plusieurs tonnes de minerais. Le procédé s'adapte également très bien aux nouvelles batteries lithium-phosphate de fer actuellement en plein essor. Outre l'aspect récupération de matières premières amenées à devenir de plus en plus rares et chères, le procédé Recupyl évite que les métaux polluants contenus dans les batteries usagées, comme le cobalt ou le lithium, ne souillent les milieux naturels. (...)" - Source

Récupyl récompensée pour son procédé de recyclage des batteries lithium-ion - (...) Le prix a été remis le 1er juillet sur la thématique de «l’innovation en chimie en faveur du développement durable» à Farouk Tedjar, Président de Récupyl SAS, par Luc Chatel, secrétaire d’Etat chargé de l’Industrie et de la Consommation (...) Le procédé permet un taux de récupération véritablement performant pour les métaux stratégiques que sont le lithium et le cobalt (...) En 2007, l’action de Récupyl SAS en faveur du développement durable a été récompensée par L’ADEME, avec le premier prix dans la catégorie PMI-PME du Trophée des Economies, puis en décembre 2007, avec la nomination du Docteur Farouk Tedjar par le jury du Prix de l'Ingénieur Inventeur, Prix Chéreau-Lavet.
http://www.enviscope.com/15358-Recupyl-batteries-lithium-recuperation.html - 01/07/2008

Principe de fonctionnement d'un accumulateur au Lithium

Source: http://www.cea.fr/content/download/3158/15049/file/encadree.pdf

A propos des réserves de Lithium

Les batteries Lithium (Cobalt) ion sont celles qui, aujourd'hui, sont les plus utilisées pour les voitures électriques. (Les batterie lithium métal utilisent le lithium à l'état métallique)

Les réserves mondiales de carbonate de lithium (Li₂CO₃) , hormis le lithium de l'eau de mer, sont estimées entre 58 et 150 milliards de kilogrammes (K. Evans).

Le pourcentage massique en carbonate de lithium d'une batterie Lithium ion est de 8% (une batterie de 200kg contient environ 16kg de carbonate de lithium, pour environ 160km d'autonomie). "En consultant la section des questions fréquemment posées (FAQ) du site de Compact Power Inc. ( http://www.compactpower.com ), on apprend qu’avec 1 kilogramme de lithium [soit environ 5 kg de carbonate de lithium] on peut fabriquer une batterie d’une capacité de 7 kwh. Sachant qu’une voiture électrique a besoin d’environ 14 kWh pour parcourir 100 km, en peut dire qu’en moyenne on a besoin de 2 kg de lithium [10 kg de carbonate de lithium] par véhicule électrique." -

Avec 58 milliards de kg de carbonate de lithium, il est donc possible d'équiper 3,6 milliards de véhicules. Le parc automobile actuel est constitué d' 1 milliard de véhicules. Etant donné que le lithium est aujourd'hui recyclable à hauteur de 98% (et à 100% dans quelques années), la ressource lithium n'est pas un facteur limitant au développement de la voiture électrique. A noter que la part du carbonate de lithium dans le coût une batterie lithium ion est marginal. Si le coût de produciton du carbonate de lithium devait être multiplié par 20, cela n'aurait qu'un faible impact sur le coût global des batteries.

Supposons que l'objectif soit d'electrifier en 10 ans l'intégralité du parc automobile mondial. Cela revient à electrifier 100 millions de voitures par an. Cela correspond à produire 1,6 millions de tonnes de carbonate de lithium par an. La production actuelle, en équivalent carbonate de lithium, est de 84000 tonnes par an. Il conviendrait donc de multiplier la capacité de production par 19. Si cette électrification s'effectue sur 5 décennnies, une capacité de production en carbonate de lithium 4 fois supérieure à l'actuelle est suffisante, ce qui est tout à fait possible (ceci en supposant un recyclable des batteries arrivant en fin de vie). Des milliers d'emplois en perspective!

A noter qu'une électrification de l'intégralité du parc automobile mondial conduirait à exploiter un quart des volumes de sel des déserts salés du monde, et donc d'en conserver les 3/4.

Obtention du carbonate de lithium à partir de saumure (lac salé contenant du chlorure de lithium etc.):
- un premier traitement à la chaux (la chaux est obtenue par combustion du calcaire, une roche très abondante) permet d'éliminer le magnésium de la saumure.
- Un traitement à la soude (La soude, NaOH, est obtenue par électrolyse du chlorure de sodium, le sel de table, NaCl; NaCl obtenu par exemple dans les marais salants) permet d'obtenir par précipitation le carbonate de lithium.

Pour obtenir le carbonate de lithium il faut donc du calcaire (très abondant), du chlorure de sodium (très abondant) et de l'électricité (que l'on peut produire avec les énergies renouvelables dont le potentiel est énorme).

Sources de lithium:

[ Masse atomique relative : Lithium: 6.9 - Carbone:12 - Oxygène: 16
Masse moléculaire du Carbonate de Lithium: 73.9 (18.8% pour Li2 et 81.2% pour le CO3) – Pour passer d’une masse de lithium métalique à celle du carbonate de lithium utilisé dans les batteries lithium ion il faut don multiplier environ par 5]

- Les Déserts de sel sont localisés en Bolivie, Chili, Argentine, Brésil, Chine, USA, Canada, Australie, etc. - Selon un rapport du National Research Council, USA, les réserves de lithium des déserts de sel sont de 17.7 millions de tonnes (équivalent à 88 millions de tonnes de carbonate de lithium)

- Le lithium (sous forme de chlorure de lithium, LiCl) peut aussi être tiré de l'eau de mer (0.17g/m3 - Source), ce qui correspond à une réserve potentielle de 230 000 milliards de kilogrammes de lithium métalique supplémentaires, soit plus d'un million de milliards de kilogrammes sous forme d'équivalent carbonate de lithium. On peut récupèrer le sel de mer par simple évaporation (marais salants); des milliers d'hectares sont disponibles dans les déserts pour cela, dans le monde entier. On peut aussi le faire grâce à la géothermie ou l'énergie solaire concentrée, lors de la production d'eau douce. Des milliers d'emplois en perspective !

- Le Lithium est présent dans le minéral spodumene (pegmatite), un silicate de lithium et d'aluminium. Réserve estimée: 7.6 millions de tonnes de lithium (équivalent à 38 millions de tonnes de carbonate de lithium)

- Le lithium est présent dans l'hectorite, une variété d'argile (smectite de magnésium et de lithium). Réserve estimée: 2 millions de tonnes de lithium (équivalent à 10 millions de tonnes de carbonate de lithium)

- Le lithium est présent au niveau des sels des champs pétrolifères. Réserve estimée: 0.75 millions de tonnes de lithium (équivalent à 3.75 millions de tonnes de carbonate de lithium)

- Le lithium est présent dans les dépôts de sel d'origine géothermale. Ce gisement est encore très mal connu. Réserve estimée: 0,3 millions de tonnes de lithium (équivalent à 1,5 millions de tonnes de carbonate de lithium)

Le total de ces réserves (hormis le lithium de l'eau de mer) est de 28,5 millions de tonnes de lithium (équivalent à 150 millions de tonnes de carbonate de lithium).

" (...) The report lists a total of 28.5 million tonnes of lithium, equivalent to nearly 150.0 million tonnes of lithium carbonate (...) Lithium in pegmatites, continental brines, geothermal brines, oilfield brines and hectorites total 7.6 million, 17.7 million, 0.3 million, 0.75 million and 2.0 million tonnes respectively (...)" - Source

Coût du Lithium

- Pour chaque kWh de batterie, il faut environ 1kg de carbonate de lithium (cela varie en fonction des technologies). Chaque kg de carbonate de lithium coute 8 dollars.
- Une batterie de 14 kWh (pour une autonomie d'environ 100km) coute 500 x 14 = 7000 dollars (dont 112 dollars pour le carbonate de lithium).
- Conclusion: Le carbonate de lithium ne représente que 1,6% du coût d'une batterie. Si le coût du carbonate de lithium devait être multiplié par 10, le coût de la batterie n'augmenterait que d'environ 15%.

"Lithium is so cheap and easy to produce that lithium carbonate (the primary traded form) costs only about $8 per kilogram. This is up significantly from $4.50 per kilogram just a few years ago, but is still so cheap that almost as much is used in lithium greases as is used in our billions-of-cells-per-year lithium ion battery industry (...) About 1.4 kilograms of lithium carbonate are needed per kilowatt hour of lithium-ion batteries. A kilowatt hour of bulk lithium ion batteries costs $300 to $500. Hence, lithium carbonate costs only make up 1/30th to 1/50th the cost of the cells! The price could increase tenfold and you’d barely notice the difference (...)" - http://gas2.org/2008/10/13/lithium-counterpoint-no-shortage-for-electric-cars/

A propos du Cobalt

Les batteries Lithium (Cobalt) ion sont celles qui, aujourd'hui, sont les plus utilisées pour les voitures électriques. Les réserves mondiales de Cobalt sont estimées à 4,7 milliards de kilogrammes, à 98 % localisées chez six pays producteurs, qui sont la République Démocratique du Congo (2,0 Mt), Cuba (1,0 Mt), l’Australie (0,88 Mt), la Zambie (0,36 Mt), la N^elle Calédonie (0,23 Mt), et la Russie (0,14 Mt). Source - Les batteries lithium-phosphate de fer n'utilisent pas de Cobalt. Des batteries utilisant d'autres matériaux que le Lithium et le Cobalt sont également possibles: ZnAir, NaNiCl etc.

The most expensive element in traditional lithium ion batteries is actually the cobalt in their cathode, which generally makes up about 60% of the cost of a lithium-ion battery (most of the rest being amortization of capital costs). Yet many modern “automotive” li-ion batteries, such as lithium iron phosphate or the magnesium-based spinel batteries, ditch cobalt in its entirety. Hence, the long-range price trend for lithium ion batteries is downward - http://gas2.org/2008/10/13/lithium-counterpoint-no-shortage-for-electric-cars/

Conclusions

Avec un taux de recyclabilité de 98% du Lithium, la voiture électrique à batterie Lithium ion ou lithium métal s'inscrit réellement dans la perspective d'un développement durable. L'énergie nécessaire à la construction d'une batterie correspond à moins de 10% de l'énergie qui sera délivrée par cette batterie durant sa vie (Renault annonce des batteries jusqu'à 5000 cycles dans le cadre du projet BetterPlace). Les batteries peuvent être rechargées par l'électricité issue de n'importe quelle source d'énergie renouvelable: énergie de la mer, éolien, solaire etc.

O.D.

Photo de droite: BetterPlace, Danemark

Voir aussi:

Les réserves mondiales de Lithium de l'eau de mer ont le potentiel d'équiper 18000 milliards de voitures électriques type Tesla Roadster! - Surcoût de seulement 4% par batterie!

- http://www.meridian-int-res.com/Projects/EVRsrch.htm
- http://www.worldlithium.com/An_Abundance_of_Lithium_1.html
- http://lithiumabundance.blogspot.com

- World Lithium Supplies and Electric Vehicles (...) - In the potential conversion of the world's road fleet from oil-based fuel to electric or PHEV type transport, it is not the amount of lithium in total that is likely to be the problem but the rate of recovery of it (...)
http://scitizen.com/stories/Future-Energies/2008/06/World-Lithium-Supplies-and-Electric-Vehicles-/

- Where on Earth will all the Lithium come from? - (...)According to Keith Evans, a geologist who’s been working on and writing about lithium reserves for decades, there are 28.4 Million Tonnes of Lithium metal in the ground (...) the bigger factor is that Lithium is recyclable (...)
http://zerocarbonista.com/2008/10/08/where-on-earth-will-all-the-lithium-come-from/

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Le salar d'Uyuni, en Bolivie, est le plus grand désert de sel de la planète (12000 km2; 2600 mètres d'altitude). Il contient le tiers des réserves mondiales connues de sels de Lithium.

Photo Envisat des salars d'Uyuni et de Coipasa, Bolivie
Haute résolution: http://www.esa.int/esaCP/SEMVOI1YUFF_France_1.html

Le salar del Hombre Muerto (le désert de sel de l'homme mort...), à 4000 mètres d'altitude, en Argentine, est également une importante réserve de sels de Lithium

Le salar d'Atacama, Chili

Great Salt Lake Desert, USA

Atome de Lithium

Le lithium est le plus léger de tous les métaux, densité 0,55. Sa teneur moyenne dans l'écorce terrestre est d'environ 50 ppm. Il est plus abondant que l'étain ou le plomb et même dix fois plus abondant que l'uranium (3 à 4 ppm).

A propos de la durée de vie des batteries Lithium-Ion

>> Plug-In Hybrids on the Horizon: Building a Business Case (1.7MB PDF)
EPRI studies indicate that plug-in hybrid electric vehicles could produce significant environmental and economic benefits for society. As interest in PHEVs grows and technical barriers fall, utilities have compelling reasons to support commercialization of this technology.

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