Recyclage des métaux critiques

Revaloriser les métaux critiques pour sécuriser les approvisionnements et soutenir la transition énergétique.

Recyclage des métaux critiques
Vision de la transition

Sécuriser les métaux critiques pour la transition énergétique

Le recyclage des métaux critiques, indispensables aux batteries, catalyseurs et technologies bas-carbone, regroupe les procédés permettant de récupérer et réutiliser des métaux stratégiques, tels que le lithium, le cobalt ou le nickel, à partir de produits en fin de vie comme les batteries ou les catalyseurs. 

En quelques chiffres :

  • L’Europe dépend de l’extérieur pour 75 % à 100 % de certains métaux critiques (Commission européenne).
  • La demande en lithium pourrait être multipliée par 6 à 8 d’ici 2030 (IEA) et moins de 5 % du lithium est aujourd’hui recyclé (IEA).
  • Les batteries contiennent une part élevée de métaux valorisables (Commission européenne).

Revaloriser pour agir

Défis : 

  • le recyclage des métaux critiques contenus dans les batteries et les catalyseurs ;
  • la diversification des sources d’approvisionnement ;
  • la réintroduction des matières dans les chaînes de valeur industrielles ;
  • la réduction de la dépendance aux ressources primaires. 
     

IFPEN développe des solutions pour recycler les métaux critiques contenus dans les batteries et les catalyseurs, extraire le lithium de ressources géothermales avec un impact réduit et réintroduire les matières dans des chaînes de valeur industrielles. 


Lire le Décryptage : ...

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Recycler et revaloriser les métaux critiques

Recycler les métaux contenus dans les catalyseurs

Objectif : favoriser la réutilisation des métaux stratégiques.

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Solution développée

  • procédés d’extraction directe des métaux contenus dans les catalyseurs d’hydrotraitement
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Applications

  • récupération des métaux 
  • limitation des pertes de matière 
  • réutilisation industrielle

Recycler les métaux des batteries lithium-ion

Objectif : réintroduire les matières dans la fabrication de nouvelles batteries.

Solution développée

  • procédés de récupération du lithium, du cobalt et du nickel
  • réintégration des métaux dans la fabrication des matériaux actifs de cathodes (CAM)

Applications

  • batteries lithium-ion 
  • matériaux actifs de cathodes 
  • économie circulaire des batteries

Diversifier les sources d’approvisionnement en lithium

Objectif : développer des ressources alternatives à l’extraction minière.

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Solution développée

  • procédés d’extraction directe du lithium à partir des eaux géothermales

Applications

  • ressources géothermales 
  • production de lithium 
  • approvisionnement européen
Impacts

Générer des impacts concrets pour le climat et l’industrie

Climat — réduire l’empreinte matière

  • baisse des émissions liées à l’extraction primaire 

  • limitation des déchets et de l’enfouissement
  • moindre pression sur les ressources naturelles

Circularité — refermer les boucles matière

  • récupération des métaux stratégiques contenus dans les batteries et les catalyseurs 

  • réintroduction des matières dans les chaînes de valeur industrielles
  • développement de modèles de recyclage en boucle fermée

Économie — réduire la dépendance aux importations

  • réduction de la dépendance aux importations 

  • création de chaînes de valeur locales
  • valorisation de matières stratégiques
Recherche & expertise

Mobiliser une expertise scientifique sur toute la chaîne de valeur

Des expertises issues de la chimie des Compétences (titre à revoir ?)

IFPEN dispose de plus de quinze ans de R&D sur les batteries, des Li-ion aux générations Li-S et SSB. Ses travaux couvrent l’ensemble de la chaîne de valeur, du matériau au recyclage, et s’inscrivent dans des programmes structurants.
> Accéder aux programmes collaboratifs

Compétences scientifiques mobilisées

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Sciences chimiques 
Chimie physique et science des matériaux= Chimie physique et/ou Science des surfaces, des interfaces et des matériaux ? 
Génie chimique et génie des procédés
Modélisation des chaînes de valeur= Modélisation et simulation des systèmes ?

Accéder à toutes les compétences

Infrastructures

  • Pilotes industriels pour batteries et catalyseurs
  • Plateformes de caractérisation des matériaux recyclés
  • Outils de simulation et de modélisation

Accéder aux infrastructures

Utilité publique

Éclairer les enjeux de souveraineté et de sécurité d’approvisionnement

Le recyclage des métaux critiques participe aux arbitrages sur les ressources, les chaînes de valeur et la souveraineté industrielle. Grâce à ses travaux prospectifs, IFPEN contribue à éclairer les choix publics et industriels liés aux ressources nécessaires à la transition énergétique.


Ses travaux permettent :
• d’analyser les dépendances d’approvisionnement 
• d’identifier les risques associés aux chaînes de valeur 
• d’éclairer les choix industriels et publics

Criticité des métaux : quels critères pour l’évaluer ?

La notion de matières premières critiques a d’abord désigné les matériaux essentiels à la sécurité nationale mais dont l’approvisionnement était limité. Elle s’est élargie pour inclure aujourd’hui les besoins liés aux transitions énergétique et numérique, avec une demande accrue pour des métaux comme le lithium, le cuivre ou les terres rares. Face aux tensions géopolitiques, identifier et sécuriser l’accès à ces ressources est devenu une priorité stratégique pour les États et les entreprises. Mais comment évalue-t-on la criticité ? 
Une thèse réalisée à IFPEN, qui a fait l’objet d’une publication, fait le tour de la question et en souligne toute la complexité.

Lire la suite

Visuel + lien https://www.ifpenergiesnouvelles.fr/article/criticite-des-metaux-quels-criteres-levaluer

Rapport - Les ressources minérales critiques pour les énergies bas-carbone : chaînes de valeur, risques et politiques publiques.

Publié en juillet 2023, le rapport « Les ressources minérales critiques pour les énergies bas-carbone : chaînes de valeur, risques et politiques publiques » a été piloté par le Commissariat général au développement durable (CGDD) avec l'appui scientifique du BRGM, du CEA et de IFP Energies nouvelles (IFPEN). Il dresse un état des lieux des besoins en métaux (lithium, cobalt, cuivre, nickel, terres rares) indispensables au photovoltaïque, à l'éolien, aux réseaux et aux batteries.

Lire le rapport (sur le portail notre-environnement.gouv.fr)

Voir le Replay : RDV IFPEN | Les métaux et la transition énergétique

Table ronde sur les enjeux liés à la consommation croissante de métaux dans le cadre de la transition énergétique, notamment en termes d’approvisionnement, de géopolitique, de coûts et d’impact environnemental (9 décembre 2022)

 

Formation

Former les compétences de l’économie circulaire des métaux

IFPEN contribue à former des ingénieurs, chercheurs et experts capables d’accompagner le développement de l’économie circulaire des métaux.

Formation par la recherche

Thèses

• IFPEN encadre x thèses doctorales et des travaux interdisciplinaires.
(à compléter)
→ Accéder au site des thèses

Formation professionnelle

IFP training

• IFP Training accompagne les industriels dans l’évolution de leurs compétences.

→ Formation Géopolitique des métaux stratégiques et terres rares

Contribution aux filières

Ingénieur spécialisé

• formation des experts aux métaux critiques
• accompagnement de la transformation industrielle
• structuration des compétences sur les ressources stratégiques

Collaborer

Collaborer pour développer les filières biosourcées

Le développement des bioproduits repose sur des collaborations entre organismes de recherche, industriels de la chimie, de l'énergie et des matériaux afin de concevoir, valider et déployer des alternatives biosourcées aux ressources fossiles.

Connaissances & Outils

Modéliser les trajectoires énergétiques et les besoins en métaux

IFPEN a développé le modèle mondial TIAM-IFPEN permettant d’analyser les évolutions du système énergétique à long terme.

Dans le cadre du projet GENERATE, ce modèle intègre les chaînes de valeur de plusieurs métaux : cobalt, lithium, nickel, cuivre, terres rares. Il permet d’évaluer leur demande à horizon 2050 selon différents scénarios climatiques.

Le modèle permet :
- de comparer différents scénarios de transition énergétique
- d’analyser l’impact des choix technologiques, notamment en matière de mobilité et de recyclage
- d’anticiper les tensions sur les ressources

!! image / schéma à ajouter ...format SVG ? (cf. page Eau - ticket JIRA à venir...)

Schéma issu du projet GENERATE : Système complexte d'une nouvelle géopolitique de l'énergie (principaux déteminants, corrélations, ...)
FAQ

Foire aux questions

Vous trouverez ici les réponses aux questions les plus fréquentes.
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Program manager "Recycling of battery metals" Program manager
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Program Manager: "Recycling of Catalyst Metals"

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Head Economics & Environmental Evaluation Department

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Économiste-Prospectiviste, département Économie et Évaluation environnementale, Direction Économie et Veille