Recyclage des panneaux photovoltaïques : pourquoi n’atteint-on pas une revalorisation à 100 %

5000 tonnes de modules ont été collectées au cours de l’année 2019, en France, pour être recyclées, a annoncé l’éco-organisme PV Cycle — un volume qui pourrait atteindre 50 000 tonnes d’ici 2030, prévoit-il, montrant bien que la gestion des déchets solaires et du recyclage des panneaux (dont la durée de vie avoisine 25 ans) est primordiale.

Au niveau européen, la réglementation impose d’atteindre 85 % de collecte et 80 % de recyclage des matières présentes dans un panneau photovoltaïque, via la directive sur les déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) dont font partie les panneaux photovoltaïques (Directive WEEE 2002/19/EC).

Le taux de valorisation d’un module photovoltaïque à base de silicium cristallin dépasse toutefois déjà ce niveau : il atteint 94,70 %, précise PV Cycle. L’unité industrielle qui permet de parvenir à ce taux – la première unité industrielle au monde dédiée au recyclage de panneaux solaires photovoltaïque cristallins, souligne PV Cycle – se trouve à Rousset, dans les Bouches-du-Rhône, et est opérée par Veolia.

Composés d’aluminium, de verre, de cellules, de plastique, de cuivre, d’argent et de silicium, les panneaux sont découpés puis broyés, après qu’on ait retiré leur cadre, les câbles et les boites de jonction. Les constituants sont ensuite séparés et dirigés vers leur propre filière de recyclage.

Une revalorisation « exceptionnelle »

« 95 % est un chiffre exceptionnel en matière de recyclage, surtout sur un produit multi-composants », souligne Bertrand Lempkowicz, le chargé de communication de PV Cycle à pv magazine. « Seules les cannettes de soda peuvent prétendre faire mieux, tout en n’arrivant pas à 100 % non plus. Une machine à laver n’approche pas les 70 % de recyclage, tout le monde en a une, mais personne ne s’en soucie », ajoute-t-il.

Toutefois, de quoi sont composés les 5,30 % d’un panneau photovoltaïque qui ne sont pas revalorisés ?

« Les matières non recyclées sont principalement des poussières emprisonnées dans les filtres après broyage », explique Bertrand Lempkowicz. « Ils ne rentrent pas dans le compte, mais ces filtres seront également recyclés », précise-t-il. « Les poussières peuvent également être incinérées ou utilisées comme substitut au sable dans la construction, puisque le verre, le silicium et le silicone sont tous des dérivés du sable. »

« La backsheet, la feuille vinyle à l’arrière du panneau servant à isoler les composants, partira en recouvrement énergétique. L’EVA ou le tedlar utilisé pourrait être utilisés comme liant pour de la peinture, mais cela nécessiterait de les nettoyer. Il est de fait plus écologique de l’incinérer (en incinérateur filtré) que d’utiliser des tonnes d’eaux pour le nettoyer », ajoute-t-il, montrant que le recyclage des panneaux ne se limite pas à la branche photovoltaïque, mais s’ouvre à d’autres secteurs, et qu’il est avant tout soumis à une équation sur l’empreinte environnementale globale pour aboutir à la solution de recyclage la plus pertinente.

Modèle économique

S’il est désormais possible de revaloriser un panneau à près de 95 % sur le plan technique, il est encore difficile de trouver un modèle économique adéquat. Les quantités de panneaux à recycler sont faibles, ne permettant pas de rendre le processus de recyclage viable aujourd’hui. « Les modules PV sont des produits relativement nouveaux, dont les premières installations ne sont pas encore en fin de vie », explique Bertrand Lempkowicz. « Les déchets actuels sont principalement dûs à des casses », ajoute-t-il. Ces volumes seront toutefois bien plus importants dans une dizaine d’années.

Pour résoudre ce challenge non seulement technique mais aussi économique, des programmes européens tels que Circusol (Circular Business Models for the Solar Power Industry) ou Cabriss (Implementation of a circular economy based on recycled, reused and recovered indium, silicon and silver materials for PV and other applications) ont été mis en œuvre, le but étant de formaliser les chaînes de valeur de la réutilisation, de la réparation et du reconditionnement dans l’industrie photovoltaïque. Selon David Pelletier, chef de projet au CEA-INES, et Luc Federzoni, en charge des programmes stratégiques du CEA, acteurs de ces programmes, il s’agit d’intensifier l’éco-conception dans la filière photovoltaïque pour anticiper, longtemps à l’avance, le reconditionnement ou le recyclage d’une nouvelle génération de modules, et créer ainsi des cellules et des panneaux 100 % recyclables.

Économie circulaire

Dans son édition de juillet, pv magazine International s’est entretenu avec David Pelletier et Luc Federzoni au sujet de la fabrication circulaire dans l’industrie photovoltaïque, et du projet Cabriss en particulier. L’objectif est de développer une économie circulaire basée sur la récupération des déchets photovoltaïques — produits dès la fabrication des panneaux — et des modules en fin de vie pour les réutiliser dans le secteur solaire ou dans d’autres secteurs industriels, ont-ils expliqué.

« Nous avons réussi à développer les technologies nécessaires pour séparer, purifier et recycler les déchets de fabrication et les modules en fin de vie », ont déclaré Luc Federzoni et David Pelletier. Le principe consiste à ouvrir les modules par des procédés non thermiques pour récupérer plus de 95 % des matériaux comme le silicium, l’aluminium, l’argent et l’indium, et l’EVA. Cependant, ils affirment, eux aussi, qu’il est actuellement « difficile » de trouver des modèles commerciaux rentables alors que les volumes de recyclage sont encore faibles (Lisez l’article complet Making solar sizzle pour plus de détails (en anglais)).

Une activité accrue

Si l’Union européenne est actuellement la seule région du monde à avoir adopté un cadre réglementaire clair soutenant spécifiquement le recyclage des modules photovoltaïques, d’autres endroits, comme les États-Unis, l’Australie et l’Asie, intensifient leurs activités, compte tenu des volumes importants de déchets qui se profilent à l’horizon et du rythme soutenu du déploiement du photovoltaïque.

Un rapport publié en janvier 2018 par l’Agence internationale de l’Énergie, intitulé End-of‐Life Management of Photovoltaic Panels: Trends in PV Module Recycling Technologies, indique qu’un total de 178 brevets de recyclage de panneaux photovoltaïques avait été déposé à cette date, une « augmentation drastique » ayant été observée depuis 2011. Parmi ceux-ci, 128 portent sur la technologie du silicium cristallin (c-Si), tandis que 44 concernent les technologies composites, qui comprennent les modules à couche mince. Près de la moitié de tous les brevets proviennent de Chine, bien qu’une activité accrue ait également été constatée en Corée et au Japon.