Comment s'effectue le recyclage des piles ?

💡 L'essentiel à retenir :

• Le recyclage des piles suit un parcours en six étapes, de la borne de collecte aux matières premières secondaires, sans que le particulier ait à trier par type de chimie.
• La France compte plus de 65 000 points de collecte répartis dans les magasins, déchetteries et lieux publics, gérés par des éco-organismes agréés dans le cadre de la filière REP.
• En usine, les piles sont triées par famille : alcalines, salines, NiCd, NiMH, lithium, plomb ou piles bouton. Ce tri permet d’adapter le traitement et d’améliorer la qualité des matières recyclées.
• Trois grands procédés industriels sont appliqués selon les flux : le broyage-séparation pour les alcalines (qui produit de la black mass), la pyrométallurgie (fusion à haute température), et l'hydrométallurgie (dissolution chimique avec lixiviation).
• Les piles bouton suivent parfois une filière de distillation pour isoler les métaux volatils, et les batteries au plomb bénéficient d'une filière de fusion à taux de récupération massique élevé.
• Les piles et accumulateurs au lithium présentent un risque d'emballement thermique et exigent un dépôt en point dédié, sans mélange avec des appareils endommagés.

En 2022, 36 271 tonnes de piles et batteries portables ont été mises sur le marché en France, pour un taux de collecte de 50,8 %. Autrement dit, près d’une pile usagée sur deux échappe encore à la filière dédiée. Après son dépôt dans un collecteur de piles et de batteries, chaque élément suit plusieurs étapes : regroupement, tri industriel, traitement adapté à sa composition et récupération des matières valorisables. Les objectifs européens fixés à 63 % de collecte en 2027 puis 73 % en 2030 renforcent la nécessité de mieux comprendre ce circuit, aussi bien pour le grand public que pour les professionnels.

En France, les bacs et bornes de collecte de piles sont présents dans la quasi-totalité des grandes surfaces, pharmacies, magasins de bricolage et déchetteries. Ce réseau, géré par les deux éco-organismes agréés de la filière REP (Responsabilité Élargie du Producteur), totalise plus de 65 000 points de collecte sur l'ensemble du territoire. Le particulier n'a pas à trier ses piles par type chimique avant de les déposer. Il suffit de les placer dans le bac prévu, même en mélange. Les magasins vendant des piles sont tenus par la loi de les reprendre gratuitement. Les entreprises peuvent, quant à elles, organiser une collecte interne via des contenants homologués, avec enlèvement par un transporteur spécialisé soumis aux règles ADR (transport de marchandises dangereuses) et traçabilité assurée par un bordereau de suivi des déchets (BSDD).

Après leur enlèvement, les piles usagées sont regroupées. Elles sont ensuite transportées vers un centre de tri spécialisé. À leur arrivée, les lots sont contrôlés. Les opérateurs repèrent les déchets non conformes. Ils identifient aussi les piles qui fuient, sont déformées ou présentent un échauffement anormal. Les éléments endommagés sont isolés. Cette précaution concerne surtout les piles et batteries au lithium. Elle permet de limiter les risques de court-circuit et d’incendie.

Le mélange de chimies différentes dans un même procédé de traitement réduit la qualité des métaux récupérés et peut générer des réactions chimiques dangereuses. Chaque famille de pile présente une composition distincte qui oriente vers un procédé précis :

Les piles alcalines et salines représentent une part importante des volumes collectés. Elles sont d’abord broyées. Les enveloppes en acier sont ensuite séparées grâce à des procédés mécaniques et magnétiques. Le reste forme une poudre sombre appelée black mass. Elle contient notamment du zinc, du manganèse et du carbone. Cette matière est ensuite traitée pour récupérer les métaux valorisables.

Les accumulateurs NiCd contiennent du cadmium. Ce métal nécessite une prise en charge spécifique en raison de sa toxicité. Le traitement permet de séparer le cadmium, puis de récupérer le nickel et le fer. Les accumulateurs NiMH contiennent principalement du nickel, du cobalt et certaines terres rares. Le nickel est généralement récupéré par traitement thermique ou chimique. La valorisation des terres rares reste plus complexe.

Les éléments au lithium nécessitent des précautions renforcées. Une batterie gonflée, déformée ou endommagée peut provoquer un échauffement ou un incendie. Elle doit être signalée et isolée avant son traitement. En usine, les piles et batteries au lithium sont broyées dans des conditions contrôlées. Les matières obtenues sont ensuite traitées par voie thermique ou chimique. Ces procédés permettent de récupérer du lithium, du cobalt, du nickel et du cuivre. Une partie de ces matières peut être réutilisée dans la fabrication de nouvelles batteries ou dans d’autres applications industrielles.

Les piles bouton peuvent contenir du zinc, de l’acier, de l’argent ou d’autres métaux spécifiques. Certaines piles anciennes peuvent aussi contenir du mercure. Elles suivent donc un traitement adapté à leur composition. Les batteries au plomb, utilisées notamment dans les véhicules et certains équipements industriels, sont d’abord broyées. Le plastique, le plomb et les autres composants sont séparés. Le plomb récupéré est ensuite refondu pour fabriquer de nouvelles batteries ou des alliages industriels.

Trois grandes voies métallurgiques structurent le traitement des piles et batteries en France et en Europe.

La pyrométallurgie consiste à chauffer les piles ou leur contenu à des températures pouvant dépasser 1 000 °C. La chaleur provoque la fusion sélective des métaux, qui se séparent en phases distinctes : alliages métalliques en bas du four, scories en surface. Cette voie s'applique aux flux NiCd, aux mélanges complexes et à certains lots lithium. Elle présente l'avantage d'accepter des mélanges hétérogènes, mais génère une consommation énergétique élevée et des résidus (scories, gaz) qui nécessitent eux-mêmes un traitement.

L’hydrométallurgie utilise des solutions chimiques pour extraire les métaux présents dans les matières broyées. Elle est notamment appliquée à la black mass issue du traitement des piles. La matière est dissoute, filtrée puis purifiée. Les différents métaux sont ensuite séparés. Ce procédé permet notamment de récupérer du lithium, du nickel, du cobalt, du zinc ou du manganèse. L’hydrométallurgie offre une récupération plus sélective des métaux. Elle nécessite cependant un broyage et une préparation préalable des déchets.

La distillation intervient lorsque le flux contient des métaux volatils comme le mercure. Après broyage, la matière est chauffée à une température permettant la vaporisation du mercure, dont les vapeurs sont captées, condensées et traitées en circuit fermé sécurisé. Ce procédé évite toute dispersion atmosphérique du métal et garantit son confinement. Il s'applique uniquement aux lots identifiés comme pouvant contenir du mercure, dans des installations certifiées.

Les piles usagées contiennent de nombreux métaux qui peuvent être récupérés puis réutilisés dans différentes filières industrielles. La quantité de matières valorisées varie selon le type de pile et le procédé de recyclage utilisé. À titre indicatif, les métaux et alliages représentent une part importante des matières récupérées. Les principaux matériaux valorisés et leurs débouchés sont présentés ci-dessous. Voici les principales matières récupérées et leurs débouchés industriels :

Une pile jetée avec les ordures ménagères peut finir dans une installation d’incinération ou de stockage des déchets. Les métaux qu’elle contient, comme le zinc, le manganèse, le nickel, le cadmium ou le lithium, risquent alors de se retrouver dans les fumées, les cendres ou les liquides issus des déchets enfouis. Cette situation peut contribuer à la pollution des sols et des eaux souterraines.

Les piles usagées doivent être déposées dans un point de collecte dédié. Avant leur dépôt, quelques précautions permettent de limiter les risques et de faciliter leur prise en charge :