Un ingénieur explique pourquoi le recyclage des panneaux solaires est plus difficile qu’on ne le pense

Anurag Srivastava, West Virginia University

C’est un travail difficile que de capter la lumière du soleil pour produire de l’électricité propre. Au bout de 25 à 30 ans, les panneaux solaires s’usent. Au fil des ans, les cycles de chauffage et de refroidissement sollicitent les matériaux. De petites fissures apparaissent, la précipitation corrode le cadre et les couches de matériaux peuvent commencer à se détacher.

En 2023, environ 90 % des panneaux solaires anciens ou défectueux aux États-Unis ont fini dans des décharges. Des millions de panneaux ont été installés dans le monde entier au cours des dernières décennies – et d’ici 2030 environ, il y en aura tellement qui seront prêts à prendre leur retraite qu’ils pourraient couvrir environ 3 000 terrains de football.

En tant qu’ingénieur en électricité ayant étudié de nombreux aspects des énergies renouvelables, le recyclage des panneaux solaires semble être une idée intelligente, mais c’est compliqué. Construits pour résister à des années de vent et d’intempéries, les panneaux solaires sont conçus pour être solides et ne sont pas faciles à décomposer.

L’énigme du coût

Envoyer un panneau solaire à la décharge coûte entre 1 et 5 dollars aux États-Unis. Mais le recycler peut coûter trois à quatre fois plus cher, environ 18 dollars. En outre, les matériaux précieux contenus dans les panneaux solaires, tels que l’argent et le cuivre, sont en petites quantités et ne valent donc qu’environ 10 à 12 dollars, ce qui fait du recyclage une activité déficitaire. Les améliorations apportées au processus de recyclage pourraient changer la donne.

Mais pour l’instant, il est même difficile de récupérer le verre des panneaux solaires. De nombreuses couches sont collées ensemble et doivent être séparées avant d’être fondues pour être réutilisées. Et si la séparation n’est pas assez précise, le verre récupéré ne sera pas d’une qualité suffisante pour être utilisé dans la fabrication d’autres panneaux solaires ou fenêtres. D’autres panneaux, généralement plus anciens, peuvent contenir de petites quantités de métaux toxiques tels que le plomb ou le cadmium. Il peut cependant être difficile de déterminer si des matériaux toxiques sont présents. Même les experts éprouvent des difficultés, en partie parce que les tests actuels, tels que la procédure de lixiviation caractéristique de la toxicité, peuvent donner des résultats imprécis. Par conséquent, de nombreuses entreprises qui possèdent un grand nombre de panneaux solaires se contentent de prendre pour acquis que leurs panneaux sont des déchets dangereux, ce qui augmente les coûts d’élimination et de recyclage. Des étiquettes plus claires aideraient les gens à savoir ce que contient un panneau solaire et comment le manipuler.

Si quelqu’un veut recycler un panneau solaire et est prêt à en supporter le coût, il n’y a pas beaucoup d’endroits aux États-Unis qui sont prêts à le faire et qui sont équipés pour le faire en toute sécurité.

Concevoir une nouvelle vie

Malgré les réductions des subventions pour les projets solaires de l’administration Trump, des millions de panneaux solaires sont déjà utilisés aux États-Unis, et des millions d’autres devraient être installés dans le monde entier dans les années à venir. C’est pourquoi l’industrie solaire s’efforce de minimiser les déchets et de réutiliser les matériaux à plusieurs reprises.

Certaines idées incluent l’envoi de panneaux solaires usagés qui fonctionnent encore un peu dans les pays en développement, ou même leur réutilisation aux États-Unis. Mais il n’existe pas de règles ou de processus clairs pour connecter les panneaux réutilisés au réseau électrique, de sorte que la réutilisation a tendance à se produire dans des situations moins courantes, hors réseau, plutôt que de se généraliser.

Les futurs panneaux solaires pourraient également être conçus pour faciliter le recyclage, en utilisant des méthodes de construction et des matériaux différents, ainsi que des systèmes de traitement améliorés.

Faire durer les panneaux plus longtemps – peut-être jusqu’à 50 ans – en utilisant des matériaux plus durables, des composants résistants aux intempéries, une surveillance en temps réel des performances des panneaux et une maintenance prédictive pour remplacer les pièces avant qu’elles ne s’usent réduirait considérablement les déchets.

Construire des panneaux solaires qui sont plus facilement démontables en composants séparés fabriqués à partir de différents matériaux pourrait également accélérer le recyclage. Les composants qui s’assemblent comme des briques Lego – au lieu d’utiliser de la colle – ou les mastics et adhésifs dissolvables pourraient faire partie de ces conceptions.

L’amélioration des méthodes de recyclage pourrait également être utile. À l’heure actuelle, les panneaux sont souvent simplement broyés, mélangeant tous les matériaux de leurs composants et nécessitant un processus compliqué pour les séparer à nouveau en vue de leur réutilisation. Des approches plus avancées permettent d’extraire des matériaux individuels avec une grande pureté. Par exemple, un processus appelé gravure au sel peut récupérer plus de 99 % d’argent et 98 % de silicium, à des niveaux de pureté appropriés pour une réutilisation haut de gamme, potentiellement même dans de nouveaux panneaux solaires, sans utiliser d’acides toxiques. Cette méthode permet également de récupérer des quantités importantes de cuivre et de plomb pour les utiliser dans de nouveaux produits.

Un voyage commun

L’augmentation de la pratique du recyclage des panneaux solaires ne présente pas que des avantages pour l’environnement.

À long terme, la récupération et la réutilisation de matériaux précieux peuvent s’avérer plus rentables que l’achat continuel de nouvelles matières premières sur le marché libre. Cela pourrait faire baisser les coûts des futures installations de panneaux solaires. S’ils sont entièrement réutilisés, la valeur de ces matériaux récupérables pourrait atteindre plus de 15 milliards de dollars au niveau mondial d’ici 2050.

En outre, le recyclage des panneaux et des composants réduit la dépendance des États-Unis à l’égard des matériaux importés de l’étranger, ce qui rend les projets d’énergie solaire moins vulnérables aux perturbations mondiales.

Le recyclage permet également d’éviter que des matériaux toxiques ne soient mis en décharge. Cela permet de s’assurer que le passage à l’énergie propre ne crée pas de nouveaux problèmes environnementaux ou n’en aggrave pas. En outre, le recyclage des panneaux solaires émet beaucoup moins de dioxyde de carbone que la fabrication de panneaux à partir de matières premières.

Des efforts sont déjà en cours pour stimuler le recyclage des panneaux solaires. Le groupe commercial Solar Energy Industries Association s’efforce de collecter et partager des informations sur les entreprises qui recyclent les panneaux solaires.

Les gouvernements peuvent accorder des allègements fiscaux ou d’autres incitations financières pour l’utilisation de matériaux recyclés, ou interdire l’élimination des panneaux solaires dans les décharges. La Californie, l’État de Washington, le New Jersey et la Caroline du Nord ont adopté des lois ou étudient des moyens de gérer les déchets de panneaux solaires, certains allant même jusqu’à exiger le recyclage ou la réutilisation.

Ces efforts constituent des étapes importantes pour répondre au besoin croissant de recyclage des panneaux solaires et promouvoir une industrie solaire plus durable.

Les gouvernements peuvent également offrir des avantages fiscaux ou d’autres incitations financières pour l’utilisation de matériaux recyclés, ou interdire l’élimination des panneaux solaires dans les décharges.

Anurag Srivastava, Professor of Computer Science and Electrical Engineering, West Virginia University

Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l’ article original.