Les batteries de voitures électriques : quel impact écologique et environnemental ?

Clément Fournier

Rédacteur en chef

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Quel est l’impact environnemental des batteries des voitures électriques ? Quelles sont les conséquences de la production des batteries des voitures électriques sur la planète ? Cela ne supprime-t-il pas l’intérêt écologique des voitures électriques? Explications.

La révolution des voitures électriques arrive. On nous le répète régulièrement, brandissant les chiffres des dernières ventes en augmentation, les déclarations messianiques d’Elon Musk ou les performances de plus en plus fortes des derniers véhicules mis au points par les industriels. Et apparemment, la voiture électrique serait l’une des solutions majeures à tous nos problèmes environnementaux.

Le problème, c’est que les voitures électriques ne sont pas toutes vertes. Elles polluent, elles aussi. D’une façon différente des voitures à combustible fossile, certes. Mais elles polluent (voir à ce sujet : Les voitures électriques polluent-elles moins que les voitures thermiques ?). Un des aspects potentiellement problématiques de la production des voitures électriques sur le plan environnemental est bien-sûr la question des batteries. Et plusieurs études récentes viennent confirmer ces craintes : les batteries des voitures électriques pourraient nous poser certains problèmes environnementaux importants. Eh oui, les batteries des voitures électriques sont polluantes, et même si les voitures électriques restent plus écologiques que les voitures thermiques, il faut tout de même prendre garde à l’impact environnemental de leurs batteries.

L’impact environnemental de la des batteries des voitures électriques

La production d’une batterie de voiture électrique demande beaucoup de ressources et d’énergie. Métaux, circuits électroniques, mais aussi matériaux rares. Le lithium dont sont en partie composées les batteries est une ressource difficile à extraire et dont la production a des impacts très forts sur l’environnement. Une étude menée en 2013 par l’EPA (Environmental Protection Agency aux Etats-Unis) et Abt Associates, montrait ainsi que l’extraction de lithium posait un important problème d’éco-toxicité et d’autres problèmes environnementaux, notamment liés aux émissions de CO2 induites par l’extraction.

De plus, les études récentes montrent qu’il n’y aura sans doute pas assez de lithium pour soutenir la croissance du marché des véhicules électriques. Des alternatives comme les batteries au cobalt et au nickel sont en cours d’élaboration, mais elles font, elles aussi peser des risques sur l’environnement : pérennité des ressources, impacts du minage et de la transformation industrielle…

Au total, la production d’une batterie de voiture électrique nécessite plus de ressources et pollue plus que la production d’un moteur à combustible. Et comme la production de la batterie représente 35-41% de l’empreinte carbone d’un véhicule électrique, c’est une donnée importante à prendre en compte. Bien sûr, il faut garder à l’esprit que même en prenant en compte les impacts environnementaux de la batterie, une voiture électrique polluera beaucoup moins qu’une voiture thermique. Les études parlent ainsi d’une empreinte carbone réduite de moitié au moins sur l’ensemble du cycle de vie, en comptant tous les aspects de la production et de l’usage du véhicule (fabrication, production de l’électricité, usage…). Mais il reste que l’impact environnemental de la batterie des voitures électriques n’est pas négligeable, et qu’il faut y prendre garde.

La question du recyclage des batteries

impact environnemental batteries lithiumLa production n’est pas le seul problème environnemental que pourrait engendrer la multiplication de batteries pour les véhicules électriques. Le recyclage est une autre problématique fondamentale. En effet, les batteries n’ont pas une durée de vie infinie. Quand elles tombent en panne, il faut les prendre en charge et les recycler pour éviter que leurs composants ne se retrouvent à polluer des décharges. Sauf que… c’est assez compliqué.

Aujourd’hui en Europe, seules 5% des batteries lithium sont recyclées. Bien sûr, avec le développement des voitures électriques, une filière de recyclage devrait émerger, permise notamment par le concept de Responsabilité Élargie du Producteur (REP). Mais même avec une filière, les choses pourraient s’avérer compliquées. D’abord parce que les batteries sont différentes selon les constructeurs et il est donc difficile d’élaborer un processus standardisé pour recycler ces batteries. Ensuite, parce que même en recyclant on n’est aujourd’hui incapable de récupérer 100% des matériaux utilisés. Le lithium en particulier est difficile à récupérer sous une forme suffisamment pure pour être réutilisée facilement. Il faut ajouter d’autres process pour purifier le matériau. Et puis surtout, le recyclage demande beaucoup d’énergie et de ressources. Dans une étude comparative menée en 2016, les chercheurs ont estimé que les méthodes actuelles de recyclage permettent de récupérer entre 50 et 85% des matériaux, grâce à des processus chimiques complexes. L’étude prévoit aussi que l’on pourrait améliorer ces rendements, mais au prix d’autres processus ayant un « coût non-négligeable ».

Autrement dit, même si l’on arrive à développer une filière de recyclage efficiente, cela ne se fera pas sans un coût (économique et surtout environnemental) important.

Recyclage des batteries : une filière à développer… et des freins

La question du développement de cette filière est elle d’ailleurs particulièrement intéressante. En effet les leaders mondiaux du secteur sont aujourd’hui loin d’avoir les capacités de recycler les volumes de batteries actuelles. Lorsque le marché des voitures électriques va se développer, et que les premiers modèles arriveront à la fin de leur cycle de vie, il faudra qu’une filière soit prête à prendre en charge le recyclage. Car les batteries non traitées sont très polluantes : elles peuvent générer des gaz éco-toxiques, des polluants contaminant les sols des déchetteries, etc. Le problème c’est que la filière est longue à se développer, et elle pourrait ne pas être rentable au départ.

C’est une autre version du problème de la poule et de l’oeuf : pour qu’une industrie de recyclage des batteries se développe, il faut qu’elle soit rentable. Or pour qu’elle soit rentable, il faudra que les acteurs (publics ou privés) soient prêts à prendre en charge le financement des coûts de ce recyclage. Or si le recyclage coûte cher, personne ne voudra le prendre en charge. Il faudra donc peut-être attendre que les impacts environnementaux des batteries non-recyclées commencent à coûter trop cher à la collectivité pour que celle-ci se décide à financer une filière. Et même si une filière de base parvient à se développer dès le départ (c’est déjà en cours avec certains acteurs comme Umicore, ou Li-Cycle), il faudra payer plus cher pour que les processus réellement efficaces soient mis en place.

Sans compter que toute la R&D faite aujourd’hui sur la question du recyclage pourrait être faite « pour rien » si demain d’autres batteries sont inventées par les constructeurs. En bref, le boom des véhicules pourrait rapidement (d’ici une dizaine d’années) poser un vrai problème environnemental : celui de milliers de batteries polluantes qu’il faudra rapidement recycler pour éviter les contaminations. Encore un aspect du problème à prendre en compte dans la transition écologique, et une raison de plus de viser non seulement la transition vers l’électrique, mais aussi (et surtout) vers plus de mobilité douce et collective.

La question des batteries des voitures électriques et de leur impact sur l’environnement doit donc être au coeur de la transition. Il est vrai qu’aujourd’hui la voiture électrique est nettement moins polluante que la voiture thermique, et ce même en comptant la batterie et son recyclage ou la production d’électricité, mais ce n’est pas pour autant qu’il faut se lancer tête baissée dans la transition vers l’électrique, sans se poser la question de la manière dont nous allons gérer les impacts de ces véhicules. L’erreur que nous avons fait avec le thermique était de croire que nous pouvions baser entièrement notre modèle de mobilité sur un seul type de véhicules, sans nous préoccuper des conséquences. Ne faisons pas la même erreur avec l’électrique. D’autres formes de mobilité sont possibles : transports en commun, mobilité douce, réduction des besoins en mobilité… Voilà des pistes à explorer, en même temps que l’on met en oeuvre notre sortie des véhicules thermiques.

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Commentaires

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  • Pierre Tortel
    Pourquoi ne fait on pas plus de recherches sur le moteur à air comprimé ? pas de co2 ou de déchets toxiques... pasd’émission de chaleur. Pas de pollution dans les embouteillages : à l’etat Statique il s’arrête. On peut regonfler le réservoir avec un autre réservoir en quelques minutes avec l’energie qu’on veut (électricité verte éolienne panneaux solaires : de l’énergie gratuite) nous serions indépendants energetiquement . Un des seuls problèmes serait de « convertir »de l’air sous pression en une quantité d’air plus importante pour avoir plus d’autonomie
  • chess
    Actuellement le % de voitures électriques est marginal. S'il s'accroit à l'avenir ce ne sera évidement pas avec la technologie Li-ion qui date de 1991 (Sony) mais avec des batteries lithium de nouvelles génération (on parte d'1 million de cycles de charge) ou même sans lithium (solid state sodium par exemple). Extrapoler des technologies dépassées sur une hausse des volumes pour conclure à une catastrophe... l'exercice a une valeur prédictive très limitée.
  • Frédéric Yvan
    qui a écrit ce tissu d'ânerie ? on peut avoir un nom svp ?. D'une part le lithium n'est pas l'alfa et l'omega des batteries les laboratoires travaillent déjà sur les prochaines générations (zinc, sodium-ion, graphène) et d'autre part les batteries actuelles sont recevable à plus de 90% mais le problème ne se pose plus avec les nouveaux circuit s de prolongement de vie (habitat, stations de recharge) bref un article simplement dépassé ou volontairement orienté ?
    • Clément Fournier
      Bonjour Frédéric. Sur e-RSE.net, les auteurs des articles sont mentionnés à droite de l'article tout en haut de la page. Ici il s'agit donc de moi. Pour vous réponde : le lithium n'est certes pas l'alpha et l'omega des batteries en théorie, mais dans la pratique tous les véhicules actuels et ce qui sont prévus à la production pour les prochaines années dépendent du lithium et du cobalt. Les autres types de batteries sont théoriquement possibles mais elles n'existent pour l'instant pas de façon industrielle et n'ont pour l'heure pas les rendements suffisants pour un usage réel (voir à ce sujet les avancements du CNRS sur les batteries sodium). La situation actuelle de Tesla et les goulots d'étranglement que subit cette entreprise sur le lithium justement sont d'ailleurs un bon indicateur de cette tendance. Ensuite, il est bon de noter que quel que soit le matériau utilisé, zinc, sodium, graphène, cobalt, plomb ou lithium, la multiplication des batteries amènera nécessairement à une pression nouvelle sur la ressource. Sans parler du coût énergétique de l'extraction de ces nouveaux matériaux, des goulots d'étranglement qui existeront sur la chaîne de production et bien d'autres choses. Nécessairement donc, les batteries auront un impact environnemental considérable. Quant au recyclage, il est théoriquement possible à 85 - 90% (comme je le dis d'ailleurs dans l'article) mais n'est en pratique réalisable de façon industrielle qu'à 50 - 80%. Ce sont en tout cas les chiffres que j'ai avec les études à ma disposition. Si vous avez d'autres sources, n'hésitez pas à les communiquer. Deuxièmement, sur le prolongement de la vie des batteries pour le stockage sur le grid : c'est à l'heure actuelle un mythe pur et simple. On en a beaucoup parlé dans les médias depuis 2012 mais en réalité un certain nombre d'impossibilités techniques font aujourd'hui barrière à ce type de développements. D'abord, nous n'avons pour l'instant aucun moyen de prévoir à quel point et à quelle vitesse aura lieu la dégradation de la capacité de stockage de ces batteries avec des cycles de charges intenses tels que ceux qui ont lieu sur des véhicules électriques. Les estimations les plus optimistes tablent sur 30% de perte de capacité mais cela pourrait être bien plus. Avec des estimations optimistes, GM et Chevrolet ont estimé (là encore de façon optimiste) qu'il était possible avec 5 batteries usagées haut de gamme, de fournir une capacité de stockage pour 1 maison moyenne pendant 6 à 10 heures au maximum. Et encore sans compter l'augmentation des besoins électriques qui auront irrémédiablement lieu d'ici là. C'est très peu. Il faudrait environ 150 millions de batteries usagées pour stocker assez d'électricité pour les ménages français. Compte tenu des ventes attendues sur les VE, c'est hautement improbable. Ensuite, on sait fort bien que le marché ne sera certainement pas adapté à la généralisation de ce type de pratiques pour des raisons techniques et économiques. Si un marché du stockage domestique se développe, il se développera sur sa filière propre, avec des batteries conçues et dimensionnées pour cet usage, par rapport auxquelles les batteries usagées des VE ne seront ni compétitives ni techniquement adaptées. Je vous laisse lire à ce sujet l'interview du CTO de Tesla : https://cleantechnica.com/2016/08/22/vehicle-to-grid-used-ev-batteries-grid-storage/. Même en imaginant que le marché se développe à plein comme ce que laisse espérer le BNEF, cela ne ferait une capacité de stockage que de 26 GW... Soit à peu près de quoi assurer la consommation de puissance de deux pays comme la Norvège. On est loin du compte pour parvenir à stocker assez d'énergie pour l'ensemble de la planète. Il faudra donc bien construire d'autres batteries spécifiques. Les estimations les plus optimistes sur ce sujet parlent d'une puissance de stockage équivalente à 5% de l'électricité consommée à peine (source : http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775315007545). À tous ces problèmes il faut ajouter un certain nombre de difficultés liées à la gestion du réseau : les batteries sont diverses, leurs capacités de charge variables, leurs spécificités techniques peuvent-être extrêmement différentes. Or on sait que pour qu'un grid fonctionne de façon optimale il faut homogénéiser au maximum le réseau de stockage pour ne pas créer d'instabilité sur le réseau. Prenez un réseau constitué de dizaines de millions de batteries à des stades de dégradation différents, constitué de matériaux différents, avec des spécificités techniques (capacités de charge, puissance) différentes, et vous obtenez la recette parfaite pour un réseau instable, soumis aux pannes. Dans un contexte où l'on prévoit la montée du renouvelable, c'est à dire l'intermittence, c'est exactement ce qu'on ne veut pas. Bref, il faut énormément spéculer et être vraiment extrêmement optimiste pour pouvoir penser que l'utilisation des batteries des voitures à des fins de stockage résoudra tous les problèmes environnementaux liés aux batteries. Et ce d'autant plus que dans tous les cas, cela ne fait que prolonger la durée de vie des batteries. Il faudra donc bien à terme savoir comment gérer leur fin de vie. Or plus une batterie est usagée, plus elle est difficile à recycler. Bonne journée,
  • Traonvouez Luc
    Trois problèmes différents: 1°) la consommation de fossile pour la production d'électricité. Tesla 100kWh/500km-> 0,2 kWh/km--> 25 à 140g CO2/km selon qu'on utilise du gaz ou du charbon dans les centrales thermiques. Nucléaire: autres Pb. ENR: marginal +autres déchets. 2°) Production des batteries: cout d'extraction du lithium 3°) recyclage des batteries, lié à leur durée de vie. On annonce 10 000 cycles, mais en réalité les batteries de PC et de tel portable durent moins. Bilan: contactez INSULA France pour une solution de stockage alternative.
  • Charlotte Malvy
    Bonjour Clément, le thème de votre article ainsi que son contenu sont intéressants. Son titre un peu racoleur me surprend. Evidemment que la question des batteries est importante dans la durabilité du business model de l'électrique. Mais comme vous le soulignez, de même que le mix énergétique du pays. Malgré tout, l'enjeu étant de faire baisser le CO2 et les particules fines, qui sont nocives pour la santé, l'électrique est tout de même la meilleure solution. Il est suffisamment difficile d'imposer les énergies alternatives dans le transport, n'apportons pas de l'eau au moulin à ceux qui veulent garder le thermique. Et encourageons la montée des alternatives à la voiture, car de toute façon il faut des réponses multiples à des enjeux colossaux ! Bonne journée à tous.
    • Clément Fournier
      Tout à fait d'accord avec vous. Je précise d'ailleurs bien à la fin de l'article qu'il faut viser non seulement une transition vers l'électrique, mais aussi une nouvelle intermodalité. Mais gardons à l'esprit que si "l'enjeu es de faire baisser le CO2 et les particules fines", il y'en a bien d'autres des enjeux : la biodiversité, la préservation des ressources non-renouvelables, l'éco-toxicité. Et sur ces enjeux il n'est pas certain que l'électrique soit meilleur que le thermique. Gardons le à l'esprit pour ne pas nous lancer corps et âme dans la révolution du tout électrique comme nous l'avons fait pour le tout pétrole : c'est à dire sans prévoir les conséquences.
  • Charlotte Malvy
    Bonjour Clément, le thème de votre article ainsi que son contenu sont intéressants. Son titre un peu racoleur me surprend. Evidemment que la question des batteries est importante dans la durabilité du business model de l'électrique. Mais comme vous le soulignez, de même que le mix énergétique du pays. Malgré tout, l'enjeu étant de faire baisser le CO2 et les particules fines, qui sont nocives pour la santé, l'électrique est tout de même la meilleure solution. Il est suffisamment difficile d'imposer les énergies alternatives dans le transport, n'apportons pas de l'eau au moulin à ceux qui veulent garder le thermique. Et encourageons la montée des alternatives à la voiture, car de toute façon il faut des réponses multiples à des enjeux colossaux ! Bonne journée à tous.
    • Clément Fournier
      Tout à fait d'accord avec vous. Je précise d'ailleurs bien à la fin de l'article qu'il faut viser non seulement une transition vers l'électrique, mais aussi une nouvelle intermodalité. Mais gardons à l'esprit que si "l'enjeu es de faire baisser le CO2 et les particules fines", il y'en a bien d'autres des enjeux : la biodiversité, la préservation des ressources non-renouvelables, l'éco-toxicité. Et sur ces enjeux il n'est pas certain que l'électrique soit meilleur que le thermique. Gardons le à l'esprit pour ne pas nous lancer corps et âme dans la révolution du tout électrique comme nous l'avons fait pour le tout pétrole : c'est à dire sans prévoir les conséquences.
  • Adeline Almero
    Au final, peut-on dire que l'impact environnemental est plus important si on considère l'ensemble du cycle de vie des voitures électriques par rapport aux autres véhicules "conventionnels" ?
    • Clément Fournier
      Bonjour Adeline. Pour être tout à fait clair sur cette question : non, l'impact environnemental d'un véhicule électrique n'est pas "pire" que celui d'un véhicule conventionnel. Globalement, un véhicule électrique sera probablement plus écologique qu'un véhicule conventionnel (en fonction du mix énergétique avec lequel il fonctionne). En France, avec un mix énergétique décarboné (majoritairement) il est même très intéressant de choisir un véhicule électrique du point de vue environnemental. Mais ce qu'il faut comprendre c'est que les impacts sur l'environnement des véhicules électriques et conventionnels sont différents : la question du lithium ou du recyclage des batteries est une problématique différente de celle des émissions de CO2 des véhicules à essence. Aujourd'hui, le problème environnemental le plus urgent est le réchauffement climatique, la priorité est donc de réduire les émissions de CO2, et donc d'utiliser moins d'essence. En ce sens, les véhicules électriques ont toute leur place dans la transition écologique (d'autant plus si cela va de pair avec une transition vers l'électricité renouvelable). Malgré tout, il faut garder à l'esprit que la production de ces véhicules électriques n'est pas neutre en termes environnementaux et qu'il y aura aussi des problématiques à régler, notamment au niveau des batteries. Mais dans tous les cas, sur le plan environnemental, il vaut mieux choisir le véhicule électrique, et faire ce choix dans le cadre d'une transition énergétique vers l'énergie sans carbone (renouvelable notamment). Donc, non, on ne peut pas dire que l'impact environnemental des véhicules électriques soit plus important que celui des véhicules conventionnels.
      • Jerome Fortunel
        "Aujourd'hui, le problème environnemental le plus urgent est le réchauffement climatique, la priorité est donc de réduire les émissions de CO2, et donc d'utiliser moins d'essence." SI vous arrivez à comprendre que cette assertion est complètement fausse, cela va changer les donner du problème auquel vous vous attaquez.
        • Clément Fournier
          Cette assertion est vraie, en tout cas elle correspond à l'état actuel de la connaissance scientifique. Bonne journée,
  • Adeline Almero
    Au final, peut-on dire que l'impact environnemental est plus important si on considère l'ensemble du cycle de vie des voitures électriques par rapport aux autres véhicules "conventionnels" ?
    • Clément Fournier
      Bonjour Adeline. Pour être tout à fait clair sur cette question : non, l'impact environnemental d'un véhicule électrique n'est pas "pire" que celui d'un véhicule conventionnel. Globalement, un véhicule électrique sera probablement plus écologique qu'un véhicule conventionnel (en fonction du mix énergétique avec lequel il fonctionne). En France, avec un mix énergétique décarboné (majoritairement) il est même très intéressant de choisir un véhicule électrique du point de vue environnemental. Mais ce qu'il faut comprendre c'est que les impacts sur l'environnement des véhicules électriques et conventionnels sont différents : la question du lithium ou du recyclage des batteries est une problématique différente de celle des émissions de CO2 des véhicules à essence. Aujourd'hui, le problème environnemental le plus urgent est le réchauffement climatique, la priorité est donc de réduire les émissions de CO2, et donc d'utiliser moins d'essence. En ce sens, les véhicules électriques ont toute leur place dans la transition écologique (d'autant plus si cela va de pair avec une transition vers l'électricité renouvelable). Malgré tout, il faut garder à l'esprit que la production de ces véhicules électriques n'est pas neutre en termes environnementaux et qu'il y aura aussi des problématiques à régler, notamment au niveau des batteries. Mais dans tous les cas, sur le plan environnemental, il vaut mieux choisir le véhicule électrique, et faire ce choix dans le cadre d'une transition énergétique vers l'énergie sans carbone (renouvelable notamment). Donc, non, on ne peut pas dire que l'impact environnemental des véhicules électriques soit plus important que celui des véhicules conventionnels.
  • Karl Noben
    Assez d'accord. L'avenir est sans aucun doute plus a une meilleure complémentarité entre les moyens de déplacement individuels à court distance (en premier lieu desquelles les chaussures et les vélos) et un système de déplacement moyenne et longue distance mutualisé. La voiture est amenée tôt ou tard à basculer du bien privé au bien mutualisé pour plein de raisons (coût unitaire déraisonnable par rapport à la pression qui s'exerce sur les revenus des ménages, taux d'utilisation extrêmement faible, cycle d'obsolescence de l'électronique, congestion et coût des infrastructures). Pour le reste, l'Europe est maillée d'un réseau assez dense d'infrastructures de captation électrique pour véhicules qui dispenses du besoin de batteries : le réseau ferré ;-)
  • Karl Noben
    Assez d'accord. L'avenir est sans aucun doute plus a une meilleure complémentarité entre les moyens de déplacement individuels à court distance (en premier lieu desquelles les chaussures et les vélos) et un système de déplacement moyenne et longue distance mutualisé. La voiture est amenée tôt ou tard à basculer du bien privé au bien mutualisé pour plein de raisons (coût unitaire déraisonnable par rapport à la pression qui s'exerce sur les revenus des ménages, taux d'utilisation extrêmement faible, cycle d'obsolescence de l'électronique, congestion et coût des infrastructures). Pour le reste, l'Europe est maillée d'un réseau assez dense d'infrastructures de captation électrique pour véhicules qui dispenses du besoin de batteries : le réseau ferré ;-)