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Électromobilité: la production des batteries représente une importante charge environnementale

Analysant le cycle de vie d’une batterie lithium-ion depuis l’extraction des matières premières jusqu’au montage final dans le moteur d’une voiture électrique, une nouvelle étude suédoise a examiné l’ensemble des émissions de CO2 produites au cours de ces opérations. Les résultats de cette étude laissent songeur.

Au moment où la voiture est mise en vente avec un kilométrage à zéro, la batterie lithium-ion a déjà un long voyage derrière elle. Voyage auquel l’«Étude suédoise», parue en mai 2017, s’est précisément intéressée. Sur mandat du Ministère suédois des tranports (Trafikverket) et de la Swedish Energy Agency, l’Institut national de recherche écologique (IVL) a examiné, l’empreinte écologique des batteries avant même leur mise en service.

Cette enquête fournit des informations détaillées quant aux étapes successives de fabrication des batteries, la question principale étant de connaître les émissions résultant de l’obtention et du traitement des matières premières ainsi que de la production actuelle des batteries lithium-ion destinées à l’électromobilité. Les émissions de CO2 consécutives à la durée d’utilisation du véhicule électrique, telles que la production d’électricité dans les centrales, n’ont pas été prises en compte. Ce travail de recherche suédois n’a pas non plus tenu compte du des émissions de CO2 liées à la production des autres parties du véhicule, car elle s’est uniquement concentrée sur les batteries. Selon les scientifiques impliqués dans le projet, les résultats d’une quarantaine d’études internationales ont été intégrés dans ce vaste projet d’acquisition de connaissances.

La complexité des processus électroniques nécessaires à la fabrication des batteries libère d’importantes émissions

On distingue deux catégories principales de résultats. D’une part, la charge environnementale à court terme liée à la fabrication des batteries a été mise à jour sans complaisance. D’autre part, les scientifiques se sont penchés sur les perspectives potentielles et les options d’une future réduction des émissions de CO2 au cours de la production de batteries lithium-ion.

L’affirmation centrale des experts suédois repose tout d’abord sur un chiffre: ceux-ci indiquent en effet que, selon leurs calculs, la production d’une seule batterie lithium-ion cause entre 150 et 200 kilos d’émissions de CO2 par kilowattheure. Si l’on extrapole ce résultat en fonction de la capacité des batteries de voitures électriques, il en résulte, rien que pour la production de batteries destinées par exemple au modèle Tesla S (86 kWh), des valeurs d’émission de CO2 d’environ 17 tonnes. Pour la voiture électrique la plus vendue dans le monde, la Nissan Leaf, dont la batterie est nettement plus petite (24 kWh), cela représente néanmoins 5 tonnes de CO2. 

Un autre point clarifié par cette étude est celui des émissions de CO2 libérées, réparties en fonction des différentes phases de production des batteries. En gros, la moitié des émissions est imputable à l’ensemble du processus, depuis l’extraction, le raffinage, etc., jusqu’au transport dans les fabriques, ainsi qu’à la production manufacturée elle-même. Une grande part des émissions de CO2 relève des composants électroniques très sophistiqués et diversifiés utilisés pour la fabrication des batteries.

Une autre question a été de savoir si les valeurs d’émissions évoluent en rapport direct avec l’augmentation du poids et de la puissance en kWh d’une batterie lithium-ion. Malgré les maigres données disponibles, les chercheurs suédois ont plus ou moins pu attester d’un tel développement linéaire.

Faible amélioration du potentiel de recyclage

Selon les chercheurs suédois, la mesure la plus efficace pour diminuer à court terme la charge environnementale de l’électromobilité réside dans le recours à des processus de production plus efficaces dans les fabriques. De larges économies seraient alors possibles en utilisant une électronique moins prolixe en émissions de CO2. À long terme, une amélioration de la composition chimique de l’eau utilisée pour la production constituerait une solution efficace pour améliorer le bilan énergétique.

La deuxième partie de l’étude est pour sa part consacrée aux possibilités actuelles et futures du recyclage des batteries lithium-ion. À ce jour, il n’existe aucun «second life market» ou marché de seconde vie pour les batteries, ce qui ne contribue pas à améliorer leur bilan environnemental. Textuellement, les chercheurs résument la situation comme suit: «Sauf à connaître des développements et des progrès marquants, cette situation ne devrait guère évoluer dans un avenir proche.»

Modèle Tesla S © Shutterstock
Nissan Leaf © Shutterstock