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Quelles sont les matières premières présentes dans les batteries de voitures électriques ?
En comparaison aux voitures thermiques, les véhicules électriques sont beaucoup plus économes en matières premières.
En effet, les matériaux utilisés dans la conception, notamment dans la Akku et le moteur, des véhicules électriques sont beaucoup plus facilement recyclables. Depuis 2006, l’Europe, avec la Directive 2006/66/CE, impose le recyclage de 50 % du poids total des batteries. L’Euro Dieuze Industrie, qui traite plus de 6 000 tonnes de batteries et piles par an, en recycle jusqu’à 80% ¹.
On estime que les voitures thermiques gaspillent cent fois plus de matières premières que leurs équivalents électriques.
En effet, les matériaux utilisés lors de la production d’un Verbrennungsfahrzeug sont très difficilement recyclables, ceux-ci sont principalement composés de :
- Plastique
- Acier
- Fer
- Fonte
- Aluminium
- Magnésium
Au cours de son cycle de vie, si l’on tient compte du recyclage, les véhicules électriques usent 30 kg de métaux issus de sa Lithium-Ionen-Akku contre 17 000 litres de pétrole pour la thermique. « Cela, équivaut à une pile de barils de pétrole de 90 m de haut », dixit Lucien Mathieu, analyste mobilité électrique chez Transport et Environnement. Sans oublier que la quantité d’essence ou de diesel brûlée par une voiture thermique est environ 300 fois plus élevée à celle qu’elle consomme véritablement pour se déplacer.
La voiture électrique est principalement composée de lithium, son composant phare, sans lequel il serait difficile de la faire rouler.
Mais elle est également composée, pour la plupart des modèles de :
Le Lithium
Le lithium est très connu pour son utilisation dans la confection des batteries de nos téléphones ou encore de nos ordinateurs. Autant vous dire que sans Lithium, le monde cesserait d’avancer.
Les Terres Rares
Les Terres rares elles, contrairement à ce que son nom indique, sont une ressource que l’on possède en grande quantité.
On les retrouve notamment dans l’électronique, l’énergie propre, l’aérospatial, l’automobile et la défense. L’utilisation finale la plus importante en ce qui les concerne est la fabrication d’aimants. Les constructeurs automobiles cherchent à réduire leur dépendance vis-à-vis de cette matière qui provient, en grande quantité, de Chine.
En revanche Toyota, a remplacé en partie le néodyme des aimants de son moteur électrique par du cérium et du lanthane, des matériaux plus courants. Renault quant à lui, a préféré pour sa Zoé un rotor à cuivre bobiné, plus encombrant, mais sans terres rares. On retrouve cependant des aimants, qui contiennent 30 % de terres rares, dans tous les micromoteurs.
Le Cobalt
Pour le Cobalt, il est surtout utilisé sous forme d’alliages. Dans l’industrie, il remplace les rayons X pour effectuer des contrôles ou déterminer des structures internes. Mais il est surtout utilisé dans l’industrie automobile pour fabriquer les batteries des véhicules électriques.
Kupfer
Concernant le cuivre, sûrement l’élément le plus connu présenté ici, il est utilisé pour conduire l’électricité. Il est donc transformé la plupart du temps en câbles électriques. Il sert aussi dans la construction de rails, de pièces pour télévisions, radios et montres, radiateurs automobiles, dans la construction civile et l’architecture.
Le Nickel
La principale utilisation du nickel reste la fabrication des aciers inoxydables, ainsi que les superalliages destinés à la construction aéronautique, dans les industries chimiques et pétrochimiques.
Dans ses utilisations que l’on peut retrouver dans la vie courante, on les retrouve notamment dans la fabrication de pièces de monnaie, couverts, machines à laver. Mais également dans des objets professionnels, instruments chirurgicaux par exemple, ainsi que des véhicules motorisés tel que des voitures, bateaux, avions, etc.
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Une extraction des matières premières responsables ?
On arrive au point qui pose problème. En effet, la plupart des matériaux évoqués proviennent de l’autre bout du monde. Cela a pour incidence d’avoir un lourd impact écologique avant même l’assemblage de ses matériaux et la production de véhicules électriques.
Ces matériaux proviennent de gisements qui se trouvent souvent dans des contrées lointaines, tels que la Russie, la Chine, l’Australie, le Chili, le Brésil et différents états africains. Ceci est notamment vrai pour le Lithium. Pour les Terres rares la Chine détient un net monopole dessus, l’une des raisons pour lesquelles les constructeurs automobiles essaient de s’en détacher au maximum.
En plus de cela on retrouve du thorium radioactif dans les minerais de terres rares. C’est pour cela que la plupart des Terres rares extraites proviennent de Chine, là où les conditions d’extraction ne sont pas du tout aux normes européennes.
Malgré tout, ce sont des informations à relativiser. Car à terme, on prévoit que pour la production de nouveaux véhicules électriques, les constructeurs deviennent complètement autonomes vis-à-vis de l’importation de nouvelles matières premières. Et cela grâce au recyclage des matériaux déjà utilisés. Nous sommes également bien loin de la dépendance qu’a le parc automobile européen vis-à-vis de l’importation de pétrole brut. Un pétrole que l’on consomme depuis tant d’années et qui va finir tôt ou tard par s’épuiser et devenir inévitablement hors de prix. Globalement, grâce à l’amélioration future du rendement des batteries et du recyclage des matériaux, l’Europe sera beaucoup moins dépendante des importations de matières premières qu’elle ne l’est déjà avec le pétrole.
Cobalt, Nickel, Lithium… Vers une pénurie ?
Une pénurie pour les matériaux nécessaires à la production de voitures électriques ? C’est l’alerte qu’a lancée Tesla².
Pour être plus précis, les matériaux nécessaires à la production de batterie risquent de manquer à l’appel selon le constructeur américain. Il risque de manquer de nickel, de cuivre ou encore de lithium en raison d’une pénurie.
Pour accentuer cette nouvelle, il faut savoir que l’automobile est en forte concurrence avec le marché du numérique et de la téléphonie mobile pour s’arracher ses matières. En effet, nous l’avons évoqué plus tôt, mais ce sont là des matériaux que l’on retrouve dans la quasi-totalité des objets connectés que l’on retrouve chez soi.
Tesla n’est pas le seul acteur du marché automobile à craindre une pénurie. Audi rencontrerait lui aussi des problèmes de production pour le lancement de son SUV 100 % électrique. L’industrie du cuivre a lui aussi souffert durant plusieurs années d’un sous-investissement³. Aujourd’hui encore, l’industrie du cuivre travaille fébrilement sans avoir une importante réserve à fournir en cas de fortes demandes. Or, ces voitures électriques utilisent deux fois plus de cuivre que les véhicules thermiques. Un métal qui devrait se faire encore plus rare compte tenu des besoins majeurs des nouvelles technologies.
Mais tout n’est pas perdu. On s’attend à ce que la quantité de matériaux nécessaires pour fabriquer une batterie réduise grandement dans les années à venir.
Pour le lithium on parle de diviser par 2 sa quantité nécessaire, d’ici la prochaine décennie, grâce aux avancées technologiques. La quantité de cobalt devrait quant à elle baissé de plus de trois quarts, et celle du nickel d’environ un cinquième⁴.
Concernant les Terres rares, certains géologues estiment qu’il y a mille ans de ressources, au rythme actuel de consommation. Néanmoins, on s’attend à une hausse des prix, surtout sur le néodyme, car la demande en aimants permanents va augmenter de manière considérable. À ceci s’ajoute une contrainte géopolitique; la Chine détient le monopole à 90% de la production, elle peut donc surévaluer les prix, mais aussi se pose une question de dépendance vis-à-vis d’une puissance étrangère.
Finalement la voiture électrique est-elle si écologique ?
Après avoir étudié toutes les composantes d’une batterie de voiture électrique, on peut se poser la question : la voiture électrique est-elle si écologique ?
Malgré certains inconvénients présentés, la réponse reste OUI. Avec la mission de recherche et développement des constructeurs, on se dirige vers des matériaux qui auront tendance à être de plus en plus écologiques et plus facilement recyclables.
Les voitures thermiques qui, en plus de rejeter beaucoup de gaz CO2, sont très peu efficaces en brûlant une quantité d’essence nettement supérieure à celle nécessaire. La voiture électrique compense également les possibles manques de matériaux par le fait qu’elle soit composée d’éléments recyclables. De manière globale, les véhicules électriques sont bien meilleurs pour l’environnement, puisqu’ils consomment moins de 58 % d’énergie globale qu’une voiture à essence sur l’ensemble de leur cycle de vie⁵. C’est dire si la différence est nette.
