Projet AGRIBAT – Etude de faisabilité pour la mise en place d’un procédé industriel de recyclage des batteries Zinc Air
Mots-clés : Economie circulaire / Déchets
Contexte : Le projet AGRIBAT a été sélectionné dans le cadre de l’appel à manifestation d’intérêt (AMI) pour le recyclage et le réemploi des batteries lancé en février 2021 par la Région, et est identifié en réponse aux enjeux de la Feuille de route pour le développement de l’économie circulaire en Hauts-de-France votée en novembre 2020. Créée en 1999, LUMIVER est une société indépendante spécialisée dans la collecte et le tri des piles et batteries (alcalines salines) en mélange, le traitement des D3E (Déchets d’Équipements Electriques et Electroniques) notamment des tubes fluorescents et le transit des DID (Déchets Industriels Dangereux). LUMIVER est basée à Seclin (59) et reçoit plus de 2500 tonnes de déchets chaque année. La stratégie de la société LUMIVER est de se développer sur de nouveaux marchés de manière à pérenniser ses emplois et relever de nouveaux défis sur de nouvelles techniques industrielles en vue de la valorisation des matières premières issues du recyclage. Au travers du projet AGRIBAT, LUMIVER souhaite se diversifier dans le recyclage spécifique aux batteries Zinc-air afin d’assurer son développement. Ces batteries sont utilisées pour les clôtures électrifiées (secteurs de l’agriculture, du ferroviaire principalement) mais ne possèdent pas de filière de traitement spécifiquement dédiée. Considérées jusqu’à présent comme étant dépassées technologiquement et avec peu d’avenir, les batteries Zinc-air représentent maintenant une potentielle alternative verte, économique et performante aux batteries Lithium-Ion pour certains usages. La lenteur de la réaction d’oxydoréduction de l’oxygène rend encore la recharge compliquée. Mais ces piles présentent le double avantage de fournir de hautes densités énergétiques pour un prix très modique. Grâce aux recherches actuellement menées, les piles au zinc pourraient devenir rechargeables, et pourraient convenir à différentes applications, pour la mobilité lourde (bus, camions...), mais surtout pour du stockage électrique de grande capacité, en raison de son faible coût de production. EDF a notamment mis en place des électrodes à air réversible, qui permettent de faire un millier de cycles, alors qu’aujourd’hui le nombre de cycles des batteries de clôture est de 200 en moyenne. Le marché de la batterie de clôture zinc-air est très stable depuis des dizaines d’années. Environ 100 000 batteries de clôtures agricoles sont vendues chaque année en France. Concernant les volumes, les deux Eco-organismes Corepile et Screlec ont l’intention de confier à LUMIVER environ 500 tonnes par an pour débuter. Les chiffres de l’ADEME indiquent qu’en 2019, 63 tonnes de piles Zinc-Air et 56 tonnes de piles bouton Zinc-Air ont été mises sur le marché en France. Soit un marché de près de 120 tonnes. La différence entre les chiffres de l’ADEME et ceux des éco-organismes s’explique par la prise en compte des stocks de batteries Zinc-Air dormants et en attente de traitement. A cela s’ajoutent les stocks de batteries en fin de vie, non comptabilisés, ainsi que les batteries Zinc-Air de la SNCF qui ne sont pas toutes déclarées en mise sur le marché. Sur cette base, le marché total des batteries Zinc-Air est ainsi estimé entre 700 et 1000 tonnes par an. Il n’existe pas actuellement, en France, de procédé permettant de recycler les batteries Zinc-Air pour valoriser tous leurs constituants. Leur recyclage est effectué actuellement sur des procédés inadaptés n’assurant pas un recyclage et une valorisation du zinc optimisée. Le projet AGRIBAT se propose de mettre en place un procédé industriel innovant par voie sèche dédié à ce type de batteries et qui permette le recyclage et la valorisation de tous les éléments de la batterie. La future ligne de recyclage ambitionne d’être flexible, modulable et capable, dans un second temps, de traiter les piles salines qui sont elles aussi constituées en partie de zinc.
Description : Projet AGRIBAT – Etude de faisabilité pour la mise en place d’un procédé industriel de recyclage des batteries Zinc Air
Objectifs et résultats attendus : Le projet AGRIBAT est mené en collaboration avec le partenaire académique JUNIA HEI et les éco-organismes Corepile et Screlec ainsi qu’avec la société régionale RECYTECH spécialisée dans la valorisation de déchets à forte teneur en zinc par le procédé pyrométallurgique Waelz. La première phase du projet AGRIBAT porte sur l’étude de faisabilité préalable au développement expérimental et industriel de la future ligne de traitement. Cette phase d’étude doit permettre : - d’établir les indicateurs de performance du procédé innovant (économique et environnemental), - d’analyser le modèle économique le plus adapté, en fonction des prévisions des gisements, - d’étudier les meilleures voies possibles de valorisation des composants (zinc, plastiques, autres métaux), - d’optimiser les paramètres de broyage, de tamisage et de valorisation des autres métaux et des plastiques contenus dans les batteries, - d’optimiser les rendements massiques de récupération du zinc obtenus en laboratoire sur les trois types de batteries Zinc-air, - d’établir un cahier des charges des outils pour la surveillance/sécurisation du process et pour la maintenance prédictive, - D’établir le cahier des charges de la future ligne de démonstration. Détail du programme technique et des lots Phases Etapes Détails 1. Management de projet - · Assurer une gestion efficace du projet · Etablir des indicateurs de performances du projet · Mettre en place un comité de suivi avec les représentants COREPILE et SCRELEC, et les partenaires tels que RECYTECH… · Assurer le déploiement de la boucle d'économie circulaire · Analyser les risques et mettre en place des plans alternatifs 2. Etudes de la valorisation des matières issues du démantèlement des batteries zinc-air, mise en place des boucles d’économie circulaire 2.1 Etudes des voies possibles de la valorisation des composants 2.2 Mise en place des boucles d’économie circulaire pour zinc, plastiques et métaux · Analyse des meilleures voies possibles pour les éléments des batteries (zinc, plastiques, métaux) en tenant compte de l’écosystème régional et de l’impact environnemental (analyse ACV) · Etude de l’intérêt de trier les plastiques par nature (avec ou sans chlore/bromes) · Etude de la faisabilité de trier les plastiques en bout de chaîne · Etude des modalités de stockage du zinc, plastiques, métaux pour faciliter leur réemploi · Etude de la rentabilité des boucles sélectionnées pour les 3 composants zinc, plastiques, métaux. · Estimation des gisements pour zinc, plastiques, métaux en fonction du type de batteries 3. Outils digitaux pour la mise en place de la ligne 3.1 Cahier des charges des outils pour la surveillance/sécurisation du process/pour la maintenance prédictive. 3.2 Etude de faisabilité des outils 3.3 Bilan et sélection des outils 3.4 Formation des agents sur les outils · Description des besoins en termes de : o Fiabilité des phases de broyage et tamisage (identification des défauts, taille, nature) o Détection des fumées et dégagements chimiques o Détection de points chauds · Analyse des voies technologiques possibles pour instrumenter le process · Etude de faisabilité des moyens sélectionnés (capteurs ou systèmes de vision) · Etude d’un jumeau numérique qui permettra de piloter/maintenir la ligne 4. Paramétrage du broyage et tamisage 4.1 Sélection des paramètres importants pour le process 4.2 Réalisations des essais pour paramétrer les process 4.3 Bilan 4.4 Analyse de la mutualisation de la ligne pour le traitement des piles alcalines · Paramétrage des phases de broyage et de tamisage par la réalisation d’un plan d’expérience en prenant en compte les aspects économiques de la durée du process et la qualité des gisements des matières · Analyse des paramètres importants de la séparation des éléments de la batterie · Analyse des résultats obtenus pour une sélection des paramètres à mettre en œuvre sur le démonstrateur 5. Cahier des charges de la ligne de démonstration /avant-projet 5.1 Cahier des charges 5.2 Ecriture de l’avant-projet 5.3 Avant-projet pour l’implantation de la ligne et des outils digitaux 5.4 Planning pour la valorisation des produits récupérés · A partir des résultats obtenus sur les lots précédents, le design de la liste sera réalisé en tenant compte des conditions d’exploitation sur le site de LUMIVER · Réalisation de l’avant-projet o Etudier l’implantation de la ligne au sein du site de LUMIVER o Etablir le planning de l’installation du démonstrateur o Etablir le planning d’action avec les acteurs de la valorisation · Elaboration d’un premier business plan LUMIVER sera propriétaire des résultats de cette étude de faisabilité et responsable de son exploitation. Des accords de confidentialité seront signés avec les prestataires afin de garantir la propriété et la liberté d’exploitation de LUMIVER. A ce stade, la communication des résultats de l’étude de faisabilité se fera auprès de l’ADEME, de la Région, et du pôle de compétitivité TEAM2 qui labellisera le dossier. Via son partenaire académique Junia HEI, le projet AGRIBAT constituera un support efficace de dissémination et d’illustration pour la formation de futurs diplômés engagés dans la transition écologique et l’économie circulaire. HEI pourra contribuer au projet dans la phase de paramétrage du procédé et sur la réalisation d’étude en laboratoire notamment pour avoir une connaissance approfondie des réactions chimiques lors des phases de broyage. Il sera également possible de contribuer à la sécurité du process. Au cours du projet, une Analyse de Cycle de Vie comparative (ACV) sera effectuée par le cabinet WELOOP. Cette étude va comparer les performances environnementales du process actuel de valorisation des batteries Zinc-air avec celles du nouveau process étudié par Lumiver. Cette étude permettra de confirmer l’intérêt environnemental de ce process de recyclage innovant. Tableau des indicateurs Indicateurs Unité Valeur Emplois créés ETP 0 Emplois maintenus ETP 1 Population sensibilisée au changement (pratiques et comportements) Personnes 15 Le projet comporte-t-il un volet qualité de l'air ? Oui ou non Oui Est-ce que le projet a été suivi/initié dans le cadre d'une dynamique territoriale reconnue (COTTRI, CTE, Territoire d’Industrie, démonstrateur Rev3, …) ? Oui (laquelle) ou non Non
Bénéficiaire : LUMIVER
Localisation : Seclin, Hauts-de-France, FRANCE
Début : 01/09/2021 — Durée : 9 mois
Budget total : 136476.72 € — Aide ADEME : 32344.38 €
Statut : Clos