Résumé
L’approvisionnement et la circularité des métaux stratégiques sont des enjeux majeurs pour l’Europe. Car essentiels à de nombreuses industries, l’approvisionnement se fait quasi-exclusivement hors Europe (Chine, Russie, etc.). La mise en circularité et donc le recyclage des déchets constitue donc une source secondaire prometteuse, bien qu'encore tout à fait marginale.
Cette étude analyse le rôle que peut jouer le recyclage dans un approvisionnement durable, en approchant le sujet non pas de manière générique mais plus concrètement par couples métal/déchet spécifiques. Trois étapes structurent l’analyse : connaissance des gisements dans les déchets, étude des technologies de recyclage, puis évaluation des freins et leviers au déploiement du recyclage pour une quinzaine de couples Métal / Déchets.
Pour certains métaux comme l'argent dans les composants électroniques, le recyclage est déjà bien engagé en Europe. Pour d’autres, comme le tantale dans les condensateurs, des opportunités se dessinent. Cela pourrait renforcer l’autonomie stratégique de l’Europe et favoriser une économie circulaire. Ce travail met en évidence l’importance pour l’UE de définir des priorités claires en matière de recyclage selon l’intérêt stratégique de chaque métal.
Mots clés Gisements de déchets, recyclage, métaux stratégiques, économie circulaire, argent (Ag) et silicium métal (Si) dans les panneaux photovoltaïques, cobalt (Co) et lithium (Li) dans les batteries au lithium, néodyme (Nd) dans les aimants NdFeB, cobalt (Co) et samarium (Sm) dans les aimants SmCo, antimoine (Sb) dans les plastiques bromés, tantale (Ta) dans les condensateurs, argent (Ag) et étain (Sn) dans les composants électroniques, gallium (Ga) dans les circuits intégrés, indium (In) dans les écrans, vanadium (V) dans les alliages HLSA, magnésium (Mg) dans les alliages d’aluminium, Waste deposits, recycling, strategic metals, circular economy, silver (Ag) and silicon metal (Si) in photovoltaic panels, cobalt (Co) and lithium (Li) in lithium batteries, neodymium (Nd) in NdFeB magnets, cobalt (Co) and samarium (Sm) in SmCo magnets, antimony (Sb) in brominated plastics, tantalum (Ta) in capacitors, silver (Ag) and tin (Sn) in electronic components, gallium (Ga) in integrated circuits
Synthèse
Avertissement : Le contenu de ces travaux reflète l'état des connaissances et le cadre réglementaire en vigueur à la date de l'édition des documents.
Contexte de l'étude
Les transitions numériques, écologiques et énergétiques placent l’Europe face à un double défi. Il s’agit d’une part de mettre en route ou poursuivre ces révolutions technologiques, économiques et comportementales, qui, outre une évolution des modes de production et de consommation, sont dépendantes de l’utilisation de certaines technologies plus durables et vertueuses. D’autre part, il convient de disposer des ressources desquelles dépend le déploiement de ces technologies.
Or, ces dernières reposent sur l’usage d’un certain nombre de matières premières, notamment métalliques, dont la demande mondiale croît rapidement et dont les chaînes d'approvisionnement sont fortement concentrées dans certains pays.
De plus en plus consciente de sa dépendance à l'égard de l'approvisionnement en ces matières premières, et au regard des risques que de potentielles tensions géopolitiques ou commerciales peuvent faire peser sur la pérennité des échanges, l’Union européenne a, à l’instar d’autres pays et régions du monde, élaboré des stratégies visant à sécuriser ses approvisionnements futurs en matières premières.
Cet état de fait renforce l’intérêt porté aux sources d’approvisionnement alternatives, notamment les matières premières issues d’un recyclage en Europe. Ainsi, face aux enjeux à la fois stratégiques et environnementaux que représente l’approvisionnement de l’Europe en métaux stratégiques, il est pertinent d’interroger la contribution actuelle et à venir que pourrait apporter leur recyclage.
Objectifs et méthode
L’étude a pour objectif de réaliser une revue des gisements existants et à venir de métaux stratégiques dans les déchets, gisements qui pourraient être mobilisés afin de contribuer à l’approvisionnement des industries européennes. Elle s’intéresse également aux technologies qui devront être exploitées ou mises en place pour y parvenir, afin de proposer différentes pistes d’actions pour dynamiser le recyclage en Europe de certains métaux stratégiques.
L’étude est structurée en trois grandes phases :
- Une analyse des données disponibles dans la littérature et portant sur les gisements actuels et à venir. Elle permet de mettre en avant les couples métal / déchet pour lesquels la mise en place ou l’amélioration du recyclage pourraient être particulièrement pertinents, du fait de gisements potentiels importants.
- Un panorama détaillé des différentes voies technologiques de valorisation des métaux est conduit sur l’exemple de quinze couples métal / déchet retenus.
- L’identification des couples (parmi ceux retenus) qui pourraient être les plus appropriés à développer pour industrialiser la production de métaux stratégiques issus du recyclage des déchets en France et en Europe. Les freins et leviers pour l’industrialisation du recyclage des métaux stratégiques en France et en Europe y sont synthétisés, et différentes pistes d’action proposées.
Parce que les enjeux associés au recyclage des métaux sont indissociables des déchets qui les contiennent, les travaux ont été menés par couple métal / déchet.
Afin d’illustrer la nature des analyses effectuées et les résultats obtenus dans l’étude, des focus sur un des couples métal / déchet (lithium dans les batteries lithium-ion) ponctuent cette synthèse.
Exposé des principaux résultats obtenus
Phase 1 - Les gisements de métaux stratégiques dans les déchets
Le déploiement du recyclage des métaux stratégiques doit permettre de répondre aux besoins de l’industrie en Europe : en ce sens, il est clé d’étudier le contexte actuel et à venir des différents métaux stratégiques, en termes d’utilisation et d’approvisionnement. Ainsi, pour 26 métaux stratégiques entrant dans le périmètre de l’étude, ont été étudiés les enjeux actuels et à venir concernant :
- Leurs utilisations actuelles et anticipées (débouchés actuels dans des secteurs clés comme les énergies renouvelables, l’évolution envisagée des besoins) ;
- Leur approvisionnement (niveau de dépendance de l’Union européenne, les risques associés à la gouvernance des pays fournisseurs, anticipation des risques d’approvisionnement, etc.) ;
- Le recyclage et la part qu’il représente dans l’approvisionnement.
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Focus sur le lithium
Actuellement, une partie significative des applications du lithium est considérée stratégique, notamment les batteries de technologie lithium-ion pour les solutions d’électrification des modes de vie comme dans le secteur de la mobilité.
L’Europe est caractérisée par une forte dépendance aux imports (81% à l’extraction, 100% à l’affinage en moyenne entre 2016 et 2020) et des enjeux d’approvisionnement considérés modérés en lien avec la gouvernance des pays fournisseurs.
Une forte augmentation de la demande est attendue dans les années à venir, principalement portée par le dynamisme du secteur des batteries. L’approvisionnement primaire devrait suivre la demande à court terme, mais des déficits d’offre pourraient survenir dès 2030.
Enfin, malgré des technologies existantes et émergentes, le recyclage du lithium est actuellement particulièrement faible.
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L’analyse et la comparaison de ces différentes dynamiques permet de prioriser les métaux pour lesquels le recyclage pourrait représenter un potentiel approvisionnement stratégique. Le recyclage des métaux est directement lié aux déchets qui les contiennent : l’étude approfondit donc une quarantaine de couples métal / déchet associés à des secteurs d’activités et des produits dont la croissance ou la consommation est significative (volumes associés) ou stratégique (par exemple, car le métal est présent dans un niveau de pureté intéressant). Sont écartés les couples associés à un usage dissipatif, un faible gisement ou un recyclage bien en place avec un gisement peu dispersé. Pour les couples retenus, sont mis en exergue l’utilisation du métal dans le produit, le gisement potentiel en fin de vie actuel et à venir, et les conditions de fin de vie actuelles (performance de la filière, existence d’objectifs règlementaires, etc.).
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Focus sur le lithium dans les batteries lithium-ion
Utilisation : sous forme métallique pour les anodes des piles portables, et sous formes de sels de lithium (électrolyte) ou d’alliage pour la cathode dans différentes technologies.
Durée de vie moyenne : liée à la durée de vie des équipements auxquels elles sont associées, soit entre 5 et 10 ans pour les EEE. Pour les véhicules électriques, la durée de vie moyenne de la batterie est estimée à 10 ans.
Utilisation anticipée au niveau européen (Source : Commission européenne, 2023) :
- Concernant les véhicules électriques, la demande en lithium évoluerait de 5 kt en 2020 à 40-54 kt en 2030 et près de 58-82 kt en 2050.
- Le stockage d’énergie représente une faible part de la demande actuelle, mais qui augmenterait de 130 t en 2020 à 2,5-3,9 kt en 2030, et 12,1-20,1 kt en 2050 selon les scénarios étudiés.
- Pour les batteries portables, la demande en lithium devrait croitre dans des proportions bien moindres, passant de 0,14 t en 2020 à 0,17 t en 2030.
Gisement actuel : estimé à près de 1 500 t en Europe en 2020, non connu pour la France. (PROSUM, 2017).
Gisement à venir : non connu pour la France et l’UE, estimé croissant (+++)
Fin de vie actuelle en Europe : Le lithium reste peu, voire pas valorisé lors du traitement des batteries en fin de vie. Des efforts ont été menés pour la récupération du lithium des piles et accumulateurs usagés, sous la forme de blackmass. Cependant, moins de 1% du lithium (tous usages confondus) est récupéré en 2021 (SCRREEN, 2023). Le règlement européen adopté en juillet 2023 sur les batteries encadre le recyclage de ces produits suivant les technologies ou les matériaux qui les composent.
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Plusieurs constats émergent de ce travail :
Phase 2 - Technologies de recyclage des métaux stratégiques : état des lieux et perspectives
Sur la base de la première phase de l’étude, sont retenus les couples métal / déchet suivants :
- Argent et silicium métal dans les panneaux photovoltaïques
- Cobalt et lithium dans les batteries au lithium
- Néodyme dans les aimants NdFeB
- Cobalt et samarium dans les aimants SmCo
- Antimoine dans les plastiques bromés
- Tantale dans les condensateurs
- Argent et étain dans les composants électroniques
- Gallium dans les circuits intégrés
- Indium dans les écrans
- Vanadium dans les aciers faiblement alliés à haute résistance (HLSA)
- Magnésium dans les alliages d’aluminium (VHU, emballage, etc.)
Pour chacun de ces couples, l’enjeu est d’appréhender quelles sont les chaines de recyclage qui existent ou sont en voie de développement. Pour ce faire, l’étude identifie les étapes clefs et les technologies associées à chaque procédé de recyclage. Cela permet d’analyser les principaux freins et opportunités au déploiement du recyclage du couple.
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Focus sur le lithium dans les batteries lithium-ion
Analyse des étapes et technologies de recyclage :
Acteurs clés : Durant la dernière décennie, la Chine et la Corée du Sud se sont imposées comme les leaders mondiaux du recyclage des batteries lithium-ion, disposant alors de près de 70% des parts de marché.
Filière européenne : En Europe, notamment en lien avec l’établissement de filières à responsabilité élargie du producteur (REP) pour les piles et accumulateurs, des acteurs impliqués dans la fin de vie des batteries maillent déjà le territoire (recycleurs, éco-organismes, etc.). Cependant, le développement d’une filière de recyclage européenne fait face à des obstacles d’ordre économique :
- Les projets européens naissant sont confrontés à la concurrence d’acteurs historiques bien identifiés et implantés sur le marché ;
- Des pratiques commerciales agressives d’acteurs historiques, caractérisées comme un dumping économique (i.e. maintenir des prix artificiellement bas sur un marché), menacent la viabilité économique des acteurs européens et donc le développement de projets ;
- Le développement du recyclage en boucle fermée en Europe repose également sur le développement de débouché, un enjeu aujourd’hui bloquant pour certains acteurs.
Procédés de recyclage : Les procédés d’extraction du lithium nécessitent des fractions plus ou moins préparées en amont, et plus ou moins en mélange. On distingue trois principales voies d’extraction des matériaux cathodiques :
- La voie pyrométallurgique n’est pas pertinente ici, en effet ses performances sont très limitées pour l’extraction du lithium ;
- La voie hydrométallurgique, qui nécessite un démantèlement et un tri entre les principales fractions, ensuite broyées et séparées (procédé magnétique, par flottation, etc.). La blackmass ainsi obtenue contient les matériaux des cellules (dont la cathode) ;
- La régénération cathodique, approche encore au stade de développement visant le recyclage direct des matériaux cathodiques par la régénération de leurs propriétés électrochimiques. Elle requiert des étapes de préparation amont plus poussées que la voie métallurgique.
Malgré ce déploiement technologique progressif, les capacités actuelles de traitement de la blackmass ne permettent pas d’atteindre des matières premières issues du recyclage de qualité suffisante pour être directement incorporées dans la production de batteries.
Principaux freins au déploiement du recyclage : A ce jour, l'absence de capacité de raffinage des matières premières aux niveaux de qualité requis pour la fabrication de batterie freine développement d'une chaine complète de recyclage européenne pour le lithium dans les batteries lithium-ion, ainsi que l’absence de projets, en volumes suffisants, de production de matériaux actifs de cathodes et leurs précurseurs pour la production de cellules. La concurrence que représentent les acteurs historiques extra-européens menace la viabilité économique des projets en développement sur le continent.
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Plusieurs enseignements généraux émergent de ces travaux :
- Les technologies disponibles sont souvent spécifiques à un couple métal / déchet, mais peuvent être dupliquée et adaptée pour d'autres ;
- Une hétérogénéité s’observe dans les stades de développement et de déploiement des technologies de recyclage pour un même couple ou entre les différentes filières. Cela souligne l’importance de poursuivre une veille technologique ;
- Plusieurs voies technologiques parallèles peuvent être appliquées à un même couple. Il est néanmoins crucial d’envisager la chaine de recyclage dans son ensemble En effet, les briques technologiques sont interdépendantes tout au long de la chaine. Il faut donc avoir une vision d’ensemble d’une filière de recyclage pour tenir compte des implications de chaque technologies (ex : différences de qualité des intrants et sortants) ;
- Certaines données ne sont pas disponibles : principalement sur les impacts environnementaux et sanitaires des technologies, ainsi que les coûts rattachés aux briques technologiques ;
- En fonction du couple métal / déchet, les principaux freins peuvent être associés à des étapes différentes. Ils se déclinent en enjeux réglementaires, techniques, organisationnels ou encore économiques (cf. Figure 1).
Figure 1 : Analyse transversale des typologies de principaux freins (liste non exhaustive), replacés selon les étapes de fin de vie des déchets (RECORD, 2025)
Phase 3 - Possibilités de déploiement du recyclage des métaux stratégiques en Europe
Le potentiel de déploiement du recyclage est ensuite investigué, pour les différents couples retenus. Ce potentiel est caractérisé suivant quatre enjeux : l’intérêt stratégique, l’intérêt économique, la faisabilité technique et la faisabilité organisationnelle.
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Focus sur le lithium dans les batteries lithium-ion
- Intérêt stratégique : très fort
- Intérêt économique : moyen
- Faisabilité technique : modérée
- Faisabilité organisationnelle : modérée
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Comme le présente la Figure 2, parmi les couples analysés et ceux qui présentent un potentiel de déploiement du recyclage le plus élevé sont :
- Le lithium et le cobalt dans les batteries lithium ion ;
- Le silicium et l’argent dans les panneaux PV ;
- Le néodyme (et autres terres rares) dans les aimants NdFeB ;
- L’argent contenu dans les circuits imprimés.
Figure 2 : Analyse transversale des couples métal / déchet selon l’intérêt et la faisabilité de la mise en place du recyclage (RECORD, 2025)
L’étude décline ensuite des pistes de recommandations visant à faciliter le déploiement du recyclage des métaux stratégiques. Qu’elles soient transverses ou spécifiques à chaque couple, elles se rattachent à l’une des 5 familles suivantes :
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Focus sur le lithium dans les batteries lithium-ion
Piste organisationnelle et de structuration :
Développer l’entièreté du savoir-faire requis – que ce soit d’un point de vue technique ou en termes de capacité volumique de traitement – de la collecte des déchets en fin de vie à la fabrication de nouvelles batteries.
- Temporalité : moyen terme
- Acteurs concernés : recycleurs, producteurs, recherche
- Niveau de maturité : moyen
Afin de contribuer à la viabilisation économique de la chaine de recyclage des batteries lithium-ion en Europe, plusieurs pistes réglementaires et normatives sont envisagées :
--- Sécuriser la conservation des intrants à chaque étape en Europe
- Temporalité : moyen terme
- Acteurs concernés : pouvoirs publics
- Niveau de maturité : forte
--- Limiter la concurrence déloyale qui peut exister entre les acteurs européens et leurs concurrents
- Temporalité : moyen terme
- Acteurs concernés : pouvoirs publics
- Niveau de maturité : forte
--- Favoriser le développement d’une demande des batteries issues d’une filière de traitement européenne
- Temporalité : moyen terme
- Acteurs concernés : industriels, pouvoirs publics, consommateurs
- Niveau de maturité : moyen
L’hétérogénéité des produits et les évolutions technologiques que connait le secteur des batteries invitent aussi à s’interroger sur la flexibilité et la transposabilité technique et logistique des chaines de recyclage mises en place.
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Conclusions
Le recyclage des métaux stratégiques reste encore peu développé au niveau européen à partir de produits en fin de vie. Cette situation s’explique par plusieurs facteurs, variables selon les métaux et les déchets qui les contiennent : l’absence d’intérêt économique identifié, la dispersion des métaux dans des produits complexes, ou encore des gisements insuffisants pour justifier une récupération ciblée, etc. C’est suivant cette approche par couple métal / déchet que la présente étude a été menée.
La place du recyclage dans les approvisionnements actuels et à venir repose sur la prise en compte de plusieurs enjeux associés aux différentes étapes nécessaires à la circularité des métaux :
- La nécessité d’assurer des exutoires au recyclage, qui implique de prendre en compte les besoins actuels et à venir des industriels en incorporation de matière première de recyclage ;
- L’identification du « meilleur » débouché pour chaque métal : privilégier un recyclage pour la même application (ou du moins, avec le même niveau de pureté) ou plutôt dans d’autres applications (par exemple, recyclage en boucle ouverte, downcycling, etc.). Il s’agit de trouver le meilleur compromis entre l’efficacité (économique, environnementale) du recyclage et les besoins des filières utilisatrices ;
- La recherche de boucles de recyclage les moins complexes possible, afin d’assurer une meilleure maitrise de la qualité des matières ;
- Le choix de cibler un métal spécifique ou un mélange de plusieurs métaux (alliages) dans les procédés de recyclage (compromis entre l’efficacité technologique et matière) ;
- L’importance de chacune des étapes contribuant à la circularité, depuis la collecte jusqu’à l’incorporation, afin d’optimiser les quantités de métaux recyclées issues de gisements de déchets.
De grands enjeux se dégagent : le besoin d’amélioration de la connaissance, de communication entre acteurs et de structuration de filières à l’échelle nationale mais surtout européenne, et de la protection d’une chaîne de valeur 100% locale face à des marchés mondiaux. Ces enjeux font écho aux évolutions récentes telles que le Critical Raw Material Act (dont une partie est consacrée aux aimants permanents, par exemple), et aux travaux menés à la fois au niveau français (plan de circularité des matières premières critiques, lancement de l’OFREMI suite au rapport Varin, etc.) et européen.
