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L'importance du recyclage des batteries sur les projets solaires

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Informations communiquées par John Kincaide, président de 2ndLifeBatteries.com et WeRecycleBatteries.com

La croissance explosive de l'énergie solaire au cours de la dernière décennie a conduit à des réalités inconfortables qui affecteront l'industrie pendant des décennies – que ferons-nous avec les systèmes une fois qu'ils auront atteint la fin de leur vie? Tout comme les plans de recyclage des panneaux solaires sont mis en œuvre, le besoin de programmes de recyclage et de réutilisation des batteries vient également.

Les programmes de recyclage des batteries plomb-acide ont déjà été mis en place, mais les batteries lithium-ion, qui ont dominé les projets modernes de stockage solaire plus, n'en ont pas encore besoin et auront bientôt besoin de leur propre plan de retraite.

Comment les propriétaires de piles solaires peuvent-ils faire le bon choix? Les propriétaires de systèmes responsables doivent suivre le «mantra du recyclage» du mieux qu'ils peuvent:

  • Réduire: Évitez de trop redimensionner un système afin de faciliter son utilisation et son développement futurs. Cela produira plus de déchets à éliminer des années plus tard.
  • Réutilisation: Réutilisez ce que vous pouvez en vendant des piles usagées aux parties intéressées pour des fonctions Second Life.
  • Recycler: Lorsque rien d’autre ne peut être fait, recyclez ce qui n’est plus nécessaire, voulu ou réutilisable.

Ce mantra est bien intentionné, mais un mantra ne se traduit pas nécessairement par une action significative. De nombreux responsables de stockage d’énergie ne formalisent pas les plans de recyclage en fin de vie de leurs produits, car ce n’est pas une préoccupation personnelle. Le recyclage est «le problème d’une autre personne». Cette attitude est décourageante.

C'est maintenant qu'il faut s'inquiéter. Explorons le fonctionnement actuel du recyclage des piles et encourageons des pratiques plus responsables en matière d’élimination en fin de vie des produits solaires avec stockage.

Pourquoi le recyclage des batteries plomb-acide est-il si courant?

Lorsque les consommateurs achètent des voitures, ils paient le plomb dans la batterie de voiture, y compris, en fait, un dépôt futur lorsque la batterie est recyclée. Quand ils vont chez un revendeur de batteries plomb-acide pour renvoyer une batterie déchargée, le revendeur leur versera jusqu'à 10 USD. Ceci établit par conséquent un cycle vertueux, motivant les propriétaires de batteries à recycler leurs batteries. Au Canada et aux États-Unis, le taux de recyclage des batteries au plomb-acide est de 98 à 99%, car le plomb est recyclable à l'infini sans aucune dégradation. Il s'agit du matériau le plus recyclé au monde, avec 70% de toutes les batteries plomb-acide fabriquées à partir de plomb recyclé. Presque tous les composants de batterie au plomb-acide sont recyclés ou transformés en produits utiles, notamment les plastiques, l’acide sulfurique et le cuivre.

Comment se compare le recyclage des batteries au lithium-ion?

Il n’existe pas seulement un type de batterie lithium-ion, il est donc important de comprendre quelle composition chimique est utilisée. Il existe cinq formulations chimiques principales dans la cathode ou borne positive des batteries au lithium, et chaque formulation est conçue pour des types de performances de batterie spécifiques dans différentes applications. Contrairement au plomb-acide, les batteries lithium-ion ne contiennent pas de grandes plaques métalliques faciles à récupérer et à fondre. La cathode est l'endroit où réside la plus grande partie de la valeur du composé métallique récupérable, ainsi que des traces de lithium dans l'électrolyte. Les éléments récupérables de valeur dans ces formulations sont le cobalt, le nickel, le lithium et le manganèse.

Il existe trois types de lithium-ion (LCO, NMC, NCA) qui utilisent différentes combinaisons de cobalt, de nickel et de manganèse, et leurs composés de lithium ont une certaine valeur résiduelle. Deux types de batterie lithium-ion (LFP, LTO) ont une valeur négative.

Contrairement aux petites batteries d'électronique grand public lithium-ion, les batteries lithium-ion grand format entraînent des coûts supplémentaires de main-d'œuvre, d'emballage, de transport et de traitement de matières dangereuses. Si le module de batterie rend difficile l'extraction des cellules à l'intérieur, le traitement lui-même peut dépasser la valeur des composants récupérés dans la batterie.

En termes clairs, toutes les batteries lithium-ion aux prix actuels du marché des produits de base, de la main-d’œuvre, de la logistique et du traitement en fin de vie nécessiteront un paiement direct pour le recyclage. Le recyclage des piles au lithium-phosphate de fer (LFP) est plus coûteux, car la valeur de récupération métal-composé est négative. Par exemple, 1 MWh de batteries LFP transportées de Los Angeles au nord de l'État de New York pour le recyclage coûterait 36,76 $ / kWh aux propriétaires de batteries. Le même camion de batteries NMC coûterait 13 $ / kWh. En comparaison, un chargement complet de batteries au plomb-acide expédiées de Miami au nord de l'État de New York générerait un bénéfice de 24,22 dollars / kWh.

Exemple de coût de recyclage. Crédit: John Kincaide

Les coûts de recyclage des ions lithium paraissent élevés par rapport au recyclage de l'acide de plomb, qui existe depuis longtemps. Il existe également de multiples usines de traitement de batteries secondaires au plomb-acide à proximité de grands centres de population régionaux aux États-Unis, ce qui réduit les coûts de transport. Avec une demande accrue en matière de recyclage, on espère que davantage d'usines régionales de traitement en fin de vie seront construites pour gérer les batteries lithium-ion.

À quoi ressemble le processus de recyclage des batteries lithium-ion?

Les batteries au lithium-ion sont d'abord congelées à -321 ° F avec de l'azote liquide afin d'empêcher toute combustion ou explosion lorsque les batteries sont déchiquetées. L'électrolyte inflammable est nettoyé et traité, et le matériau de cathode est récupéré.

Il existe deux principaux types de technologies de récupération utilisées dans le recyclage des batteries lithium-ion:

  • Traitement du four: Cette méthode permet de récupérer les métaux et d’éliminer les impuretés au moyen d’un processus ressemblant à du laitier. Malheureusement, les composés de lithium sont capturés dans le «laitier». La récupération du lithium du laitier est d’un coût prohibitif.
  • Traitement chimique (hydro-métallurgique): Le matériau de la cathode est soumis à un processus chimique qui sépare les composés, ce qui permet de les purifier, puis de les raffiner ou de les transformer en nouveaux composés. Les composés de lithium peuvent être récupérés et traités pour être vendus sous forme de carbonate de lithium ou d'hydroxyde de lithium, intrants primaires des nouvelles batteries lithium-ion.

Comment pouvons-nous améliorer le recyclage des batteries utilisées dans les applications de stockage solaire plus?

Nous ne voulons pas de batteries lithium-ion puissantes et inflammables stockées dans des entrepôts oubliés. Il est préférable d’inclure le coût du recyclage dans le prix d’achat, puis de le sauvegarder et de le réinvestir dans un fonds en fiducie pour financer le recyclage futur. Lorsque des piles à valeur négative, telles que les piles, sont perdues, il est beaucoup plus difficile de demander aux clients de payer pour des piles épuisées achetées il ya de nombreuses années.

Dans le cadre du programme californien de recyclage des déchets électroniques, l’État a recyclé 2,5 milliards de livres de déchets électroniques, pour un coût de 1 milliard de dollars depuis 2005. Tout cela a été financé par les consommateurs et les entreprises par le biais de leurs achats d’électronique d’origine, où les quantités prescrites ont été remises. confiance de l’État pour payer les collecteurs, les transporteurs et les recycleurs pour la gestion des futurs déchets électroniques. Des centaines de millions de livres de vieux téléviseurs à tube cathodique à valeur négative ont été rassemblés dans le cadre de ce programme.

Vingt-quatre autres États ont des lois sur les déchets électroniques, mais n’ont pas de programme prépayé. Cela devrait changer. En l'absence de plan en place pour anticiper le recyclage en fin de vie, ni pour obliger les fabricants ou les installateurs à le payer, l'environnement subira bientôt une vague massive de déchets de batteries toxiques et hautement inflammables. Une poignée d'entreprises travaillent d'arrache-pied pour accélérer le plus possible le recyclage afin de répondre à la demande de recyclage.

Que devraient considérer les clients d’aujourd’hui lors de l’achat de batteries pour des projets solaires?

En tant que consommateur ou entreprise achetant plus de stockage solaire, soyez au courant des exigences en matière de recyclage et prévoyez-les à l'avance. Cela devrait faire partie du processus budgétaire annuel de l’entreprise. La poubelle n’est pas une option viable ni légale. Trouvez une entreprise comme 2ndLifeBatteries.com ou WeRecycleBatteries.com qui peut gérer les déchets correctement et prendre la responsabilité de les budgétiser correctement. On comprend mal combien cela va coûter. Le coût de l'énergie nivelé (LCOE) doit inclure le recyclage. Le LCOE n'est plus une véritable mesure du coût car il n'inclut pas les processus de fin de vie.

Un autre problème important est que les fabricants de ces produits ne sont pas conçus pour la recyclabilité. Certaines entreprises de véhicules électriques conçoivent de nouveaux blocs-batterie conformes aux normes UL en matière de seconde vie. Il s'agit d'un avantage important, permettant aux vendeurs de batteries Second Life de transférer le produit plus rapidement dans des systèmes solaires Second Life. Trop peu d'entreprises intègrent cela dans leurs conceptions et on réalisera bientôt que cela doit se produire à une plus grande échelle.

En outre, il est de notre responsabilité en tant qu’industrie des déchets électroniques et des acheteurs de systèmes de stockage solaire plus de ne pas expédier de batteries usagées vers d’autres pays sous prétexte de "réutilisation" ou de batteries de deuxième vie non certifiées et non testées. Ce type d'activité de dumping irresponsable de déchets électroniques a produit les friches toxiques en Chine, en Afrique et en Amérique du Sud.


John Kincaide est président des entreprises de recyclage de piles 2ndLifeBatteries.com et WeRecycleBatteries.com. Fort de son expérience de plusieurs décennies dans les domaines des logiciels informatiques, de la téléphonie sur ordinateur et des ventes de batteries, la capacité de John à exploiter des opportunités commerciales imprévues constitue la base de son esprit d’entreprise en série. La vision de John est de prolonger la durée de vie utile de batteries évoluées, offrant ainsi une nouvelle valeur à toutes les parties prenantes.

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