L’analyse de flux de matières, vers une meilleure connaissance géoéconomique des matériaux ? L’exemple du cobalt (2/3)

Raphaël Danino-Perraud est doctorant en intelligence minérale au Bureau des recherches géologiques et minières et au laboratoire d’économie d’Orléans. Il présente ici un papier tiré de sa présentation aux Doctoriales transdisciplinaires des ressources, organisées par le groupe Recherches-Ressources et qui se sont tenues le 29 mars 2019 à Paris.

Une AFM du cobalt pour l’Union européenne en 2017 : méthodologie

L’AFM a été d’abord mise en œuvre par le médecin, Santoro Santoro au 17ème siècle, dans le but de mesurer le métabolisme humain (Brunner et Rechberger, 2004). En 1969, Ayres et Kneese ont mené la première AFM pour mesurer les conséquences environnementales de l’économie(Ayres et Kneese, 1969). L’AFM a deux caractéristiques principales, l’équilibre des masses et les nécessaires limitations du modèle, géographiques aussi bien que temporelles ainsi qu’entre les systèmes économiques et naturels. Elle a souvent été utilisée pour analyser le cycle de vie anthropogénique d’une substance ou d’un bien à chacun de ses segments d’utilisation (Chen et Graedel, 2012).

Une AFM peut être utilisée pour calculer des stocks en utilisation afin d’estimer les flux de déchets futurs, mettre en lumière les stocks de métaux ainsi que les pertes tout au long du cycle de vie (Nuss et Blengini, 2018). En donnant une représentation géographique des flux, le modèle permet également de mieux comprendre les vulnérabilités sur les approvisionnements tout au long de la chaîne de production. Ces stocks sont déterminés à partir des segments de la chaîne de valeur. Ainsi, plusieurs stocks seront pris en compte : l’extraction, la transformation, la fabrication de produit contenant du cobalt, leur utilisation, la collecte puis le recyclage et enfin le stock de rejet dans l’environnement. Tout autour de ces stocks gravitent des flux représentant la production, les importations, les exportations et les pertes qui ont lieu à chaque segment de la chaîne de valeur ainsi que les mouvements entre les stocks eux mêmes.

Pour le cobalt, on différenciera les produits en amont et en aval de la chaîne de valeur. Chacun d’entre eux a un taux de cobalt contenu, des taux de pertes et des durées de vie spécifique qui seront explicités ci dessous. Il est important de connaître ces données afin de pouvoir mesurer la quantité de cobalt perdue en cours de production et d’utilisation et d’anticiper la fin de vie de certains produits afin de mieux gérer la collecte et le recyclage.

Figure 3 – Production de cobalt raffiné et semi-raffiné, par type de produit

Méthodologie de l’AFM

Les nomenclatures ainsi que les flux commerciaux calculés dans la MFA sont majoritairement issus de la base de données Eurostat et UN Comtrade. Le cobalt étant également un co-produit du nickel, certains auteurs comptent du cobalt les flux de nickel (Nansaï et al, 2014 ; Shedd, 1993).

Tableau 1.1 – Cobalt contenu dans les flux primaires et raffinés (%) (CE (2017), Al Barazi (2018), Audion et al (2014), Shedd (1993), Alves Dias et al (2018), Roskill (2017), Darton commodities (2018), Ladenberger et al (2018)

Les différents produits contenant du cobalt ont ensuite été pris en compte selon une méthodologie bien précise. Il a tout d’abord été nécessaire de mesurer le cobalt contenu dans ces produits, avant de s’intéresser à leurs durées de vie et aux différents taux de perte (pertes de fabrication, pertes d’utilisations, pertes de collecte, pertes de recyclage).

Les différents types de batteries peuvent contenir jusqu’à 15 % de cobalt sous formes de sulfate et avoir une durée de vie allant de 18 mois pour les petites batteries à huit ans pour les batteries de véhicules électriques. Les petits objets électroniques et autres outils qui constituent pour l’instant la majorité des batteries souffrent d’un déficit de collecte (5 %-15%) tandis que 60 % du cobalt peut être récupéré dans les objets collectés. Les superalliages sont notamment utilisés dans les moteurs d’avions et les turbines à gaz en raison de leur grande résistance à la chaleur. Environ les deux tiers de la quantité de cobalt utilisé pour leur fabrication terminent en chute de production dont la récupération est assurée entre 50 % et 70 %. Cela induit une perte de 30 % qui ne sera pas récupérée. Ces alliages ont en moyenne une durée de vie de cinq ans mais leur collecte et leur recyclage n’est pas évident en raison d’un manque de fléchage des déchets et de leurs compositions. Ainsi, seulement 50 % des alliages sont recyclés de manière fonctionnelle, 35 % de manière non fonctionnelle, tandis que 15 % sont envoyés à la décharge.Enfin, 17 % de la consommation manufacturière de cobalt par l’Union européenne et 7 % de sa consommation sont constitués de produits chimiques à usage entièrement dissipatif, pour lesquels peu d’informations existent.

Tableau 1.2 – Cobalt contenu dans les flux de produits manufacturés (Roskill, 2017 ; USGS, 1993 ; Graedel et al, 2015 ; Harper et al, 2012 ; Huisman et al, 2017; Ladenberger et al (2018) ; Buchert et al, 2011)
Tableau 1.3 – Taux de recyclage des produits manufacturés contenant du cobalt (Harper et al, 2012; USGS, 1993; Roskill, 2017; Heelan et al, 2016; Blandin, 2015)

Ce post constitue la deuxième des trois parties du papier de Raphaël Danino-Perraud. Retrouvez la première partie ici et la troisième ici.


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