Les panneaux solaires sont pénibles à recycler. Ces entreprises essaient de résoudre ce problème.

Mme Tech | Calmar Pixel

Des millions de panneaux solaires ont été installés au cours des deux dernières décennies - et comme ils durent généralement entre 25 et 30 ans, beaucoup seront bientôt prêts pour la retraite et probablement dirigés vers une décharge. Mais de nouveaux efforts pour recycler ces panneaux pourraient réduire à la fois la quantité de déchets et le nouveau matériau à extraire.

Seuls 10 % environ des panneaux aux États-Unis sont recyclés, ce n'est pas imposé par la réglementation fédérale, et le recyclage des appareils coûte actuellement beaucoup plus cher que de simplement les jeter. Mais les matériaux des panneaux solaires mis hors service chaque année pourraient valoir environ 2 milliards de dollars d'ici 2050. De nouveaux efforts, dont une approche d'une startup française appelée ROSI, tentent de récupérer ces précieux matériaux, en particulier l'argent et le silicium, pour rendre le recyclage panneaux plus viables financièrement.

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L'expansion de la production d'énergie solaire est essentielle pour réduire les émissions dans le monde. Dans le monde, les panneaux solaires produits 720 térawattheures d’énergie en 2019, représentant environ 3 % de la production mondiale d’électricité. Et il a fallu environ 46 millions de tonnes métriques de panneaux solaires pour le faire.

Environ 8 millions de tonnes métriques de panneaux solaires déclassés pourraient s'accumuler dans le monde d'ici 2030. D'ici 2050, ce nombre pourrait atteindre 80 millions . Le recyclage de ces panneaux pourrait fournir une nouvelle source de matériaux qui devraient autrement être extraits (potentiellement dans des conditions dangereuses ou exploiteur les conditions de travail ), faisant de l'énergie solaire une pièce plus durable du puzzle de l'énergie propre.

Qu'y a-t-il dans un panneau solaire ?

Les panneaux solaires sont disposés comme un sandwich avec des cellules au centre. Environ 90 % des panneaux solaires commerciaux utilisent du silicium comme semi-conducteur, qui convertit la lumière en électricité. De fines bandes de métal, généralement de l'argent, sillonnent la surface des cristaux de silicium dans chaque cellule et transportent l'électricité dans le câblage en cuivre du panneau.

Les cellules solaires sont enfermées dans une barrière protectrice, généralement un plastique transparent appelé EVA. Une autre couche de verre va sur le dessus et un autre type de plastique, comme le PET, recouvre le dos. Le tout est entouré d'un cadre en aluminium.

Cette construction en couches protège les cellules des éléments tout en laissant passer la lumière du soleil, mais il peut être difficile de la déconstruire lorsque les panneaux ont atteint la fin de leur vie.

Une seconde vie

Certaines entreprises essaient de remettre à neuf et de réutiliser des panneaux qui ont perdu de leur efficacité, ou du moins de sauver certains de leurs composants. La réutilisation est le moyen le plus simple et le moins cher de recycler les panneaux - il nécessite le moins de traitement et coûte le plus cher.

Un panneau peut coûter environ 55 $, tandis qu'un panneau usagé peut être revendu pour environ 22 $. Ou les composants du panneau usagé peuvent être vendus pour un total allant jusqu'à 18 $, selon Meng Tao , professeur d'ingénierie à l'Arizona State University et fondateur d'une startup de recyclage de panneaux solaires appelée TG Companies.

Bien que certains revendeurs proposent des panneaux d'occasion à vendre aux clients résidentiels, ils n'offrent pas beaucoup d'économies de prix. Les panneaux ne représentent, tout au plus, qu'environ la moitié du coût d'un panneau solaire résidentiel, les autres équipements et permis représentant le reste. Étant donné que les panneaux usagés ne génèrent pas autant d'électricité, l'argent économisé en les achetant pourrait ne pas en valoir la peine.

Les panneaux usagés qui ne peuvent pas être revendus sont destinés soit à la décharge, soit à un type de recyclage. En l'absence de mandats fédéraux, Washington a récemment adopté des exigences de recyclage pour les fabricants, et d'autres États envisagent maintenant de faire de même. L'UE, quant à elle, oblige les fabricants à collecter et à recycler les panneaux solaires usagés et à financer la recherche de solutions en fin de vie pour la technologie qu'ils produisent.

Environ 8 millions de tonnes de panneaux solaires déclassés pourraient s'accumuler d'ici 2030.

Certaines installations de traitement des déchets peuvent recycler les panneaux solaires en utilisant des méthodes mécaniques. La plupart sortent du cadre en aluminium et broient tout le verre, le silicium et d'autres métaux en un mélange appelé calcin de verre, qui peut être vendu pour des matériaux de construction ou d'autres applications industrielles.

Mais le calcin ne vaut pas grand-chose - environ 3 $ pour la valeur d'un panneau du mélange. Et il n'est pas clair s'il y aura des acheteurs pour tout le calcin qui résulterait du recyclage de beaucoup plus de panneaux solaires, dit Tao. Pouvoir extraire des matériaux purs et précieux pourrait contribuer à rendre le recyclage plus rentable.

En 2018, la société de gestion des déchets Veolia, basée près de Paris, a ouvert ce qu'elle dit être la première ligne de recyclage développée spécifiquement pour le recyclage des panneaux solaires. Située à Rousset, en France, l'usine utilise également un processus de recyclage mécanique, bien que, comme elle est conçue pour les panneaux solaires, davantage de composants sont recyclés séparément que dans les installations utilisant un équipement général de recyclage des déchets électroniques. Mais certaines entreprises font le pari que d'autres méthodes, comme les procédés thermiques et chimiques, seront encore plus efficaces.

Extraction de vieux panneaux

ROSI Solar, une startup française fondée en 2017, a récemment annoncé son intention de construire une nouvelle usine de recyclage à Grenoble, en France. Yun Luo, PDG de ROSI, explique que la société a développé un processus pour extraire l'argent, le silicium et d'autres matériaux de grande valeur des panneaux usagés. L'usine devrait ouvrir avant fin 2022 avec un contrat de Soren, une association professionnelle française.

Soren travaille également avec une société de logistique française appelée Envie 2E Aquitaine, qui tentera de trouver d'autres utilisations pour les panneaux solaires déclassés. Si les panneaux ne sont pas opérationnels, l'entreprise retirera le cadre en aluminium et le verre avant de les transmettre à ROSI pour les recycler, explique Luo.

ROSI se concentre sur la récupération de l'argent et du silicium de haute pureté, puisque ces deux matériaux représentent plus de 60 % du coût d'un panneau. La société utilise un processus chimique exclusif sur les couches restantes, en se concentrant sur l'élimination des minuscules fils d'argent qui transmettent l'électricité à travers un panneau solaire en état de marche.

Luo a refusé d'entrer dans les détails, mais affirme que la société peut récupérer presque tout l'argent sous forme solide, il est donc plus facile de le séparer des autres métaux, comme le plomb et l'étain. Luo dit que l'entreprise récupère également le silicium sous une forme suffisamment pure pour être traité et réutilisé dans de nouveaux panneaux ou batteries de véhicules électriques.

Pour être rentable, ROSI devra recycler au moins 2 000 à 3 000 tonnes de panneaux par an, explique Luo. Soren prévoit de collecter environ 7 000 tonnes de panneaux en 2021, et ce nombre fera probablement plus que doubler d'ici 2025.

Cependant, les prix des matériaux recyclés peuvent être assez volatils. Quand Tao a publié un article de synthèse sur le recyclage des panneaux solaires en juin 2020, il a calculé que la valeur des matières premières pouvant être extraites d'un panneau usagé serait d'environ 10 $. En juin 2021, dit-il, ce nombre avait presque doublé, pour atteindre 19 dollars, en raison de la flambée du prix du silicium de qualité solaire. Cette augmentation l'a amené à repenser le processus de recyclage qu'il développe pour sa propre startup.

Cette volatilité des prix signifie que l'économie du recyclage reste incertaine. Et parce que l'argent est si cher et limité, certains chercheurs travaillent à réduire ou même à remplacer l'argent dans les nouveaux panneaux solaires. Bien que cela puisse faire baisser davantage leur prix, cela réduirait également les arguments économiques en faveur du recyclage, dit Tao.

Ce qui reste à voir, c'est l'impact environnemental des efforts de recyclage eux-mêmes. Quantifier les effets qu'ils auront sur la pollution et les émissions peut aider à décider de la meilleure approche au problème des déchets solaires, dit Garvin Heath , analyste principal de la durabilité énergétique au National Renewable Energy Laboratory. Heath est un expert en analyse du cycle de vie, qui comptabilise les impacts environnementaux d'une technologie depuis sa production jusqu'à la fin de sa vie.

La façon dont une technologie affecte l'environnement pendant son utilisation ne raconte pas toujours toute l'histoire. La fabrication, le transport et l'élimination de toute technologie génèrent des émissions, et il est important de prendre tout cela en compte, dit Heath. La façon exacte dont un panneau est fabriqué et recyclé permet de déterminer à quel point il est réellement utile pour réduire les émissions.

C'est un calcul que nous devrions considérer pour la plupart des technologies que nous utilisons chaque jour, ajoute Heath. La quantité totale de déchets électroniques mondiaux pourrait atteindre 120 millions de tonnes par an d'ici 2050 , selon un rapport de l'ONU.

Toute technologie a une fin de vie, dit Heath, et vous devez gérer ces technologies à ce stade.

Cette histoire indiquait précédemment que ROSI récupère du silicium de qualité PV. Il a été corrigé pour noter qu'un traitement supplémentaire serait nécessaire pour purifier le silicium récupéré en qualité PV.

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