Les panneaux photovoltaïques usagés devraient-ils être recyclés à 100 % ?
L'organisme de recherche énergétique Wood Mackenzie a publié un rapport indiquant que depuis 2020, la capacité photovoltaïque installée dans le monde a atteint 125 GW par an. Avec la croissance continue de cette capacité, le nombre de panneaux photovoltaïques (ci-après dénommés panneaux PV), composants essentiels de la production d'énergie photovoltaïque, augmente quotidiennement. En 2025, le recyclage intensif des panneaux photovoltaïques en Chine a débuté, et la quantité totale de panneaux mis au rebut devrait atteindre 20 millions de tonnes en 2050. Ces panneaux contiennent du verre (environ 70 %), de l'aluminium (environ 10 %), un mastic adhésif (environ 10 %), du silicium (environ 5 %), de l'argent, du gallium, de l'indium et d'autres métaux rares (environ 1 %), autant de matériaux qui présentent une valeur de recyclage extrêmement élevée. De plus, les panneaux photovoltaïques contiennent également des métaux lourds tels que le plomb et le cadmium ainsi que des matières organiques comme des mastics adhésifs, qui constituent une grave menace pour la sécurité environnementale s'ils ne sont pas traités correctement.
Afin de recycler efficacement les ressources disponibles et de protéger l'environnement, le recyclage et la réutilisation des panneaux photovoltaïques mis au rebut sont devenus un sujet de recherche majeur, tant au niveau national qu'international. Actuellement, les technologies de prétraitement développées comprennent la décomposition thermique, le traitement mécanique, le traitement chimique, la lixiviation acide, la distillation sous vide, etc., mais elles présentent toutes des limitations. Par exemple, la décomposition thermique ne peut traiter que les cellules d'une épaisseur supérieure ou égale à 400 µm ; le traitement mécanique souffre d'une pureté instable des produits recyclés, d'une forte consommation d'énergie et nécessite une grande surface au sol ; quant au traitement chimique, il ne permet pas le retrait du cadre ni le recyclage des plaquettes de silicium, et la collecte et le traitement des importants volumes de liquides résiduels sont complexes. Depuis 2006, des entreprises de pays développés comme les États-Unis et l'Allemagne ont progressivement industrialisé le recyclage des panneaux photovoltaïques, à l'instar de First Solar aux États-Unis et de GeltzUmelt-Technology en Allemagne. Afin de réglementer le recyclage des panneaux photovoltaïques mis au rebut, l'UE a édicté une série de réglementations, telles que la directive-cadre relative aux déchets (2008/98/CE) et le règlement relatif au transport des déchets ((CE) n° 1013/2006). Le règlement européen relatif aux déchets d'équipements électriques et électroniques (DEEE), révisé en 2010, a été le premier à inclure les panneaux photovoltaïques dans son champ d'application. Comparé aux pays développés, le recyclage des panneaux photovoltaïques mis au rebut dans mon pays en est encore au stade de l'exploration technique, et la législation et les politiques en la matière sont encore inexistantes.
En 2018, la première usine de recyclage de panneaux solaires d'Europe, voire du monde, a été mise en service. Elle est capable de désassembler, trier, traiter et recycler 95 % des matériaux des panneaux photovoltaïques en silicium cristallin : les deux tiers du verre sont recyclés en verre concassé et envoyés aux verriers ; les cadres en aluminium sont acheminés vers les raffineries ; les déchets plastiques peuvent servir de combustible dans les cimenteries ; le silicium recyclé est réutilisé dans l'industrie des métaux précieux ; les câbles et connecteurs restants sont broyés et vendus sous forme de perles de cuivre. Cependant, certains experts ont souligné que cette première usine de recyclage de panneaux photovoltaïques au monde utilise une méthode de combustion et de décomposition de la couche adhésive entre le verre et le substrat. Ce procédé est non seulement énergivore et peu performant, mais il génère également une empreinte carbone importante. De plus, en raison des risques de contamination croisée lors du recyclage, le verre recyclé ne peut être utilisé que pour la pose de revêtements de sol, ce qui limite le taux de recyclage des matériaux. Enfin, l'usine de recyclage japonaise utilise des méthodes de nettoyage chimique, également sources de pollution.
L'Université nationale de Tainan, à Taïwan, a collaboré avec l'industrie pour développer une méthode de recyclage physique à 100 % des panneaux photovoltaïques. Ce procédé, économique et non polluant, permet également de transformer les matériaux recyclés en nouveaux panneaux. La publication des résultats de cette collaboration entre l'université et l'industrie permettra la mise en œuvre d'opérations de recyclage à grande échelle. Taïwan estime que 15,3 millions de tonnes de panneaux photovoltaïques mis au rebut seront produites en 2050, ce qui rend le recyclage particulièrement crucial. L'équipe de l'Université nationale de Tainan a étudié le recyclage et la valorisation des matériaux en s'appuyant sur les principes de l'économie circulaire. Tirant pleinement parti de l'excellente stabilité des matériaux des panneaux photovoltaïques, elle a utilisé une méthode physique de chauffage léger pour rompre l'adhérence superficielle du matériau. Ainsi, la couche adhésive entre le verre et le panneau arrière peut être désassemblée et séparée, puis recyclée par broyage. L'équipe a indiqué que, malgré un dégagement de chaleur lors du traitement des panneaux photovoltaïques mis au rebut, la température reste basse et que le recyclage d'un panneau photovoltaïque moyen ne nécessite que 2,5 kWh, ce qui est bien plus économe en énergie que la méthode d'incinération européenne. De plus, les matériaux qui composent les panneaux photovoltaïques peuvent être recyclés séparément, sans risque de contamination croisée, permettant ainsi une réutilisation à 100 %. L'équipe a proposé un plan de recyclage plus complet : les panneaux photovoltaïques contenant plus de 70 % de verre à haute transmittance, ils peuvent être transformés en verre rainuré, utilisable comme matériau de construction pour les murs photovoltaïques ou posé sur les trottoirs pour continuer à produire de l'électricité ; les plaquettes de silicium peuvent être recyclées en poudre et utilisées comme… Dissipation de la chaleur Les matériaux, et l'argent précieux qu'ils contiennent, peuvent également être réutilisés ; le PVDF (fluorure de polyvinylidène) du panneau arrière peut également être transformé en téflon, maximisant ainsi la valeur de recyclage.
Mots clés : PV, panneau photovoltaïque