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Les panneaux solaires commencent à devenir un problème de déchets toxiques

Les panneaux solaires commencent à devenir un problème de déchets toxiques

Les panneaux solaires sont une source d'énergie renouvelable de plus en plus importante qui jouera un rôle essentiel dans la lutte contre le changement climatique. Ce sont également des technologies complexes qui se transforment en gros et volumineux déchets électroniques à la fin de leur vie, et à l'heure actuelle, la plupart des pays du monde n'ont pas de plan pour y faire face.

Mais nous devrons en développer un bientôt, car l'excès de déchets électroniques solaires arrive. D'ici 2050, l'Agence internationale pour les énergies renouvelables prévoit que jusqu'à 78 millions de tonnes de panneaux solaires auront atteint la fin de leur vie utile et que le monde générera environ 6 millions de tonnes de nouveaux déchets électroniques solaires par an. Bien que le dernier chiffre ne représente qu'une petite fraction du total des déchets électroniques que l'humanité produit chaque année, les méthodes de recyclage électroniques standard ne suffisent pas pour les panneaux solaires. Récupérer ses matériaux les plus précieux, y compris l'argent et le silicium, nécessite des solutions de recyclage sur mesure. Et si nous ne développons pas ces solutions parallèlement à des politiques qui soutiennent leur adoption généralisée, nous savons déjà ce qui va se passer.

«Si nous n'imposons pas le recyclage, une grande partie des modules ira à la décharge», a déclaré Meng Tao, chercheur en solaire à l'université de l'État de l'Arizona, qui a récemment écrit un article de synthèse sur le recyclage des panneaux solaires en silicium, qui comprennent pour cent du marché solaire.

Les panneaux solaires sont constitués de cellules photovoltaïques (PV) qui convertissent la lumière du soleil en électricité. Lorsque ces panneaux sont mis en décharge, des ressources précieuses sont gaspillées. Et parce que les panneaux solaires contiennent des matériaux toxiques comme le plomb qui peuvent s'infiltrer lorsqu'ils se décomposent, les décharges créent également de nouveaux risques environnementaux.

La plupart des fabricants d'énergie solaire affirment que leurs panneaux dureront environ 25 ans, et le monde n'a commencé à déployer largement l'énergie solaire qu'au début des années 2000. En conséquence, aujourd'hui un assez petite quantité de panneaux solaires. PV CYCLE, une organisation à but non lucratif dédiée à la récupération et au recyclage des panneaux solaires, collecte chaque année plusieurs milliers de tonnes de déchets électroniques solaires dans toute l'Union européenne, selon le directeur Jan Clyncke. Ce chiffre comprend les panneaux solaires qui ont atteint la fin de leur vie utile, mais aussi ceux qui ont été retirés du service prématurément parce qu'ils ont été endommagés lors d'une tempête, avaient un type de défaut de fabrication ou ont été remplacés par un modèle plus récent, et efficace.

Lorsque les panneaux solaires atteignent la fin de leur vie aujourd'hui, ils font face à quelques destins possibles. En vertu de la législation de l'UE, les producteurs doivent s'assurer que leurs panneaux solaires sont recyclés correctement. Au Japon, en Inde et en Australie, les exigences de recyclage sont en cours. Aux États-Unis, c'est le Far West: à l'exception d'une loi d'État à Washington, les États-Unis n'ont pas de mandat de recyclage solaire. Les efforts de recyclage volontaire menés par l'industrie ont une portée limitée. «À l'heure actuelle, nous sommes à peu près sûrs que ce chiffre est d'environ 10% pour les panneaux solaires recyclés», a déclaré Sam Vanderhoof, PDG de Recycle PV Solar, l'une des seules entreprises américaines à se consacrer au recyclage photovoltaïque. Le reste, dit-il, va dans des décharges ou est exporté à l'étranger pour être réutilisé dans les pays en développement avec de faibles protections environnementales.

Même en cas de recyclage, il reste encore beaucoup à faire. Un panneau solaire est essentiellement un sandwich électronique. La charge est une fine couche de cellules de silicium cristallin, qui sont isolées et protégées des éléments des deux côtés par des feuilles de polymère et de verre. Tout est maintenu ensemble dans un cadre en aluminium. À l'arrière du panneau, une boîte de jonction contient un câblage en cuivre qui canalise l'électricité lorsqu'elle est générée.

Les recycleurs retirent souvent le cadre du panneau et sa boîte de jonction pour récupérer l'aluminium et le cuivre, puis déchiquetent le reste du module, y compris le verre, les polymères et les cellules de silicium, qui sont recouverts d'une électrode en argent et ils sont soudés à l'étain et au plomb. (Étant donné que la grande majorité de ce mélange en poids est du verre, le produit résultant est considéré comme du verre concassé impur.) Tao et ses collègues estiment qu'un recycleur qui démonte un panneau de silicium à 60 cellules standard peut obtenir environ 3 $ pour le matériau récupéré: aluminium, cuivre et verre. Vanderhoof, quant à lui, affirme que le coût du recyclage de ce panneau aux États-Unis varie de 12 $ à 25 $, après les frais de transport, qui «correspondent souvent au coût du recyclage». Dans le même temps, dans les États qui le permettent, "nous pensons que le grand angle mort aux États-Unis pour le recyclage est que le coût dépasse de loin les revenus", a déclaré Meng. "C'est de l'ordre d'un rapport de 10 pour 1."

Si les composants les plus précieux d'un panneau solaire, à savoir le silicium et l'argent, pouvaient être séparés et purifiés efficacement, cela pourrait améliorer les coûts-revenus. Un petit nombre de recycleurs solaires photovoltaïques dédiés tentent de le faire.

Veolia, qui exploite la seule usine de recyclage de silicium photovoltaïque à l'échelle commerciale au monde en France, déchiquette et broie les panneaux puis utilise une technique optique pour récupérer le silicium de faible pureté. Selon Vanderhoof, Recycle PV Solar utilisait initialement un «procédé thermique et un procédé de broyage à boulets» qui pouvait récupérer plus de 90 pour cent des matériaux présents dans un panneau, y compris l'argent et le silicium de faible pureté. Mais l'entreprise a récemment reçu de ses partenaires européens de nouveaux équipements capables de «récupérer plus de 95%», a-t-il dit, tout en séparant beaucoup mieux les matériaux récupérés.

Certains chercheurs en PV veulent faire encore mieux que cela. Dans un autre article de synthèse récent, une équipe dirigée par des scientifiques du Laboratoire national des énergies renouvelables appelle au développement de nouveaux procédés de recyclage où tous les métaux et minéraux sont récupérés avec une grande pureté, dans le but de rendre le recyclage le plus économique. viable et aussi bénéfique que possible pour l’environnement. Comme l'explique l'auteur principal de l'étude, Garvin Heath, ces processus pourraient inclure l'utilisation de traitements thermiques ou chimiques pour séparer le verre des cellules de silicium, suivis de l'application d'autres techniques chimiques ou électriques pour séparer et purifier le silicium et divers traces de métaux.

«Ce que nous demandons, c'est ce que nous appelons un système de recyclage intégré de grande valeur», a déclaré Heath à Grist. «Une valeur élevée signifie que nous voulons récupérer tous les matériaux constitutifs qui ont de la valeur à partir de ces modules. Intégré fait référence à un processus de recyclage qui peut aller après tous ces matériaux et ne pas avoir à passer d'un recycleur à l'autre ».

En plus de développer de meilleures méthodes de recyclage, l'industrie solaire devrait réfléchir à la manière de réutiliser les panneaux autant que possible, car les panneaux solaires usagés sont susceptibles de coûter plus cher que les métaux et minéraux qu'ils contiennent (et depuis la réutilisation nécessite généralement moins d'énergie que le recyclage). Comme c'est le cas pour le recyclage, l'UE est à l'avant-garde dans ce domaine: à travers son programme de modèle d'entreprise circulaire pour l'industrie de l'énergie solaire, la Commission européenne finance une série de projets de démonstration montrant comment ils peuvent être réutilisés. des panneaux solaires sur les toits et des fermes solaires, même pour alimenter des bornes de recharge de vélos électriques à Berlin et des complexes résidentiels en Belgique.

Recycle PV Solar recertifie et revend également les panneaux non endommagés qu'il reçoit, ce qui, selon Vanderhoof, aide à compenser le coût du recyclage. Cependant, lui et Tao sont préoccupés par le fait que plusieurs recycleurs américains vendent des panneaux solaires d'occasion et de qualité contrôlée à l'étranger aux pays en développement. "Et ces pays n'ont généralement pas de réglementation pour les déchets électroniques", a déclaré Tao. "Alors finalement, vous transformez votre problème en un pays pauvre."

Pour que l'industrie du recyclage solaire se développe durablement, elle aura finalement besoin de politiques et de réglementations favorables. Le modèle de l'UE consistant à faire financer par les producteurs la récupération et le recyclage des panneaux solaires pourrait être bon pour les États-Unis. Mais avant que cela ne se produise, les législateurs américains doivent reconnaître que le problème existe et ne fait que croître, c'est pourquoi Vanderhoof passe beaucoup de temps à les éduquer.

«Nous devons faire face au fait que les panneaux solaires tombent en panne avec le temps, et ils sont nombreux», a-t-il déclaré. «Et que faisons-nous quand ils commencent à échouer? Il n’est pas correct d’imposer cette responsabilité au consommateur, et c’est là que nous en sommes actuellement.


Vidéo: Dépannage Panneau Solaire Photovoltaïque GUIDE COMPLET 2020 (Décembre 2021).