Comment Mecaware compte recycler les matériaux rares contenus dans les batteries

Créée fin 2020, la startup lyonnaise Mecaware propose un procédé innovant pour recycler les matériaux rares contenus dans les batteries. L’heure est à l’expansion efficace et rapide, car elle compte bien se positionner au coeur des usines de fabrication de batteries lithium-ion, ces "gigafactories" appelées à voir le jour en Europe, et qui auront besoin de trouver des filières d'approvisionnement.

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Mecaware mise sur un procédé d'extraction au CO2 pour récupérer les métaux critiques et les terres rares (lithium, cobalt, nickel, manganèse, lanthane) dans les batteries en fin de vie.
Mecaware mise sur un procédé d'extraction au CO2 pour récupérer les métaux critiques et les terres rares (lithium, cobalt, nickel, manganèse, lanthane) dans les batteries en fin de vie. (Crédits : Christian Charisius)

Son objectif : bâtir d'ici 2025 sa première usine de recyclage des batteries automobiles, en utilisant, pour cela, les capacités extractives du gaz carbonique (CO2). Avec une ambition : allez jusqu'à extraire chaque année près de 5.000 tonnes de métaux "critiques" (nickel, cadmium, lithium, manganèse...) à partir de broyats de batteries usagées.

Car après les projets de gigafctories en Europe, ces usines de production de batteries lithium-ion visant à nourrir le marché en croissance des véhicules électriques, le lyonnais Mecaware nourrit aussi un projet visant à alimenter un autre maillon de cette filière : le recyclage des batteries.

"La valeur d'un véhicule sera demain constituée de la performance de sa batterie. Au total, les 24 projets de gigafactories qui sont en train de naître et sont appelés à produire 600 GWh de batteries devraient consommer chaque année 600.000 tonnes de métaux critiques, dont une partie devra provenir du recyclage", explique Arnaud Villers d'Arbouet, CEO de Mecaware. Un grand défi pour l'industrie automobile, mais aussi pour celle du recyclage.

Selon un récent rapport de l'Agence internationale de l'énergie, l'Europe risque fort de se retrouvée confrontée à une pénurie de matière première, si elle n'investit pas dans de nouvelles mines pour combler ses besoins... ou dans la valorisation des matériaux existants.

C'est pourquoi le lyonnais fait donc le pari d'arriver très tôt sur un marché encore en pleine croissance, afin de proposer une nouvelle technologie, susceptible de s'appuyer sur les nouvelles lois européennes sur le recyclage de batteries. "Il faut aller vite, l'industrie européenne est en train de se mettre en place, l'objectif est d'être dans la co-construction, pas d'arriver après", développe le CEO de Mecaware.

Il rappelle que jusqu'ici, il existait deux manières principales de recycler les batteries : l'une à travers la pyrométallurgie -un procédé de métallurgie thermique en 3 étapes- ainsi que l'hydrométalurgie, "pas encore développée en Europe car trop coûteuse". Sans compter que la promesse de la jeune pousse est également celle de ne dégager aucun effluent à retraiter par la suite.

Son pari : une technologie de rupture

L'idée de Mecaware, quant à elle, s'appuie sur les travaux d'un professeur lyonnais, Julien Leclaire, du laboratoire chimie supramoléculaire appliquée de Lyon, qui a travaillé sur le captage, le stockage et la valorisation du CO2. "A partir de 2012, il a élaboré un procédé d'extraction sélective des métaux, qui a été breveté en 2014", relate Arnaud Villers d'Arbouet, CEO de Mecaware.

Fin 2018, ce dernier prend connaissance des travaux du professeur Leclaire grâce à la société d'accélération du transfert de technologies lyonnaise, Pulsalys. En 2020, Mecaware, acronyme de MEtal CApture for WAste Recycling, était créée.

Son concept ? Valoriser les fumées déjà rejetées par certaines usines, et fortement chargées en CO2, afin de les mélanger à des composés organiques (amines) qui sont susceptibles de s'associer avec différents métaux contenus dans les broyages des batteries usagées (black mass). Avec une idée : réaliser un premier tri des matériaux en fin de vie, et les sélectionner en vue de produire à nouveau des "lingots verts" de métal d'une grande pureté, puisqu'elle permet de garantir un niveau de pureté de 98 à 99,9%, suffisant pour transformer ensuite ces métaux rares en carbonates de métaux ou sels métalliques.

"On prend un déchet qu'on transforme en matière première"

Double avantage de ce procédé : en plus de recycler des matériaux dont l'approvisionnement est appelé à devenir critique, le CO2 utilisé pour extraire ces matériaux rares pourrait provenir des fumées industrielles en entrer ainsi dans une optique d'économie circulaire.

Ainsi, dans l'idéal, les unités Mecaware seraient accolées à des industries qui émettent du CO2 pour le récupérer. Si cette option n'est pas réalisée, le CO2 sera fourni par des gaziers.

Pour un kilo de blackmass (poudre obtenue après broyage des accumulateurs de la batterie) qui rentre en procédé, un kilo de matériau ressort. Le CEO de Mecaware utilise l'image de "lingot vert" pour parler de ce résultat final.

"C'est une boucle : on prend un déchet qu'on transforme en matière première. Il n'y a pas d'effluent, le procédé consomme peu d'énergie et il y a une revalorisation du CO2." Il y a ici l'enjeu du recyclage, mais aussi de l'accès à ces matériaux rares, que l'Europe n'a pas sur son territoire.

Une première usine en 2024

Pour créer sa première usine, le lyonnais estime qu'il aura besoin de plusieurs dizaines de millions d'euros ("cinquante millions d'euros au maximum"). Une belle somme, qui représenterait toutefois le tiers d'une usine utilisant les technologies d'extraction traditionnelles.

Mais d'abord, il vise à mettre sur pied à plus court terme un démonstrateur industriel afin de construire des partenariats en vue de lancer, d'ici 2022, le projet sous forme de pilote pré-industriel.

"A chaque étape, on prévoit un changement d'échelle qui nous permettrait de multiplier par 100 le volume produit".

Entre 2021 et 2023, le lyonnais devra commencer par boucler un budget de cinq millions d'euros (soit deux millions pour la première étape, trois millions pour la seconde).

Pour réunir cette somme, le CEO de Mecaware compte en premier lieu sur les banques, les soutiens à l'innovation et éventuellement, une levée de fonds dans les mois à venir. Actuellement, quatre personnes travaillent dans la startup et Arnaud Villers d'Arbouet vise la cinquantaine d'employés d'ici 2024.

Une clientèle cible d'industriels locaux... et européens

Première cible industrielle : la Vallée de la chimie lyonnaise, terre d'une grande reconversion "verte" déjà enclenchée, mais considérablement accélérée depuis plusieurs mois.

"Lauréate en mars 2021 de l'appel à manifestation d'intérêt "les Ateliers Cleantech", lancé par Lyon Vallée de la Chimie, Mecaware est actuellement en discussions avec des acteurs importants des marchés sur lesquels elle souhaite se positionner, à savoir des industriels du recyclage et également avec des gigafactories, ces grandes usines de fabrication de batteries", annoncent Pulsalys et Mecaware dans un communiqué.

Une collaboration avec l'industriel Verkor, qui le vent en poupe en terre iséroise, serait également en cours de discussions : soutenue par Schneider Electric, KIC Inno Energy, Cap Gemini, celle-ci vise à déployer une gigafactory de batteries de taille européenne d'ici 2024. Et pourrait en même temps ouvrir un terrain de jeu à Mecaware, en lui fournissant également par la suite des rebuts indsutriels.

"Dans notre modèle économique, il y a deux positions. Soit on travaille en partenariat avec les gigafactories pour traiter leurs rebuts de production, sachant qu'ils représentent près de 20 % de leurs productions. Soit on se place à l'intérieur le cycle de vie de la batterie, avec des partenariats auprès des collecteurs et préparateurs pour les remettre dans la production", avance Arnaud Villers d'Arbouet.

Une chose est sûre : Mecaware vise 10 à 15 % du marché du recyclage des batteries li-ion en Europe. Avec les yeux déjà tournés vers Bruxelles, qui prépare actuellement une réglementation visant à renforcer sa réglementation sur l'empreinte carbone des batteries li-ion.

(avec ML)

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