127 gigawatts de nouvelles capacités solaires ont été installées en 2020 dans le monde et la tendance est exponentielle depuis plusieurs années. Mais la durée de vie d'un panneau photovoltaïque reste limitée: vingt-cinq ans en moyenne, après quoi il perd en efficacité.
D'ici 2050, ce sont donc 78 millions tonnes de panneaux usagés qui devront être traités, estime l'Agence internationale des énergies renouvelables (IRENA).
Une montagne de déchets que l'on peut pourtant valoriser pour peu qu'on arrive à les recycler correctement: selon la même agence, la valeur cumulée de ces millions de tonnes de matériaux bruts représente 15 milliards de dollars (12,7 milliards d'euros).
Un panneau solaire est une sorte de sandwich composé de couches de matériaux fermement collés les uns aux autres. Il s'agit d'une plaque en verre (75% à 80% de la masse) posée sur des cellules en silicium (5%), elles-mêmes encapsulées sur un support en plastique (environ 10%) où se trouvent des connecteurs en cuivre et en argent. Le tout est encastré dans un cadre en aluminium (8%).
Mille-feuilles
Or, tous ces matériaux ont, pris séparément, une forte valeur ajoutée. Le verre est par exemple recyclable en emballage, en fibre de verre ou en produits d'isolation, tandis que le silicium peut être réutilisé pour fabriquer de nouvelles cellules photovoltaïques. L'aluminium et le cuivre sont quant à eux récupérés pour l'industrie et l'électronique.
Toute la difficulté du recyclage réside donc dans la capacité à séparer ces différents matériaux. Aujourd'hui, les procédés consistent à séparer mécaniquement les matériaux en utilisant des concasseurs, des aimants, des tamis ou de trieurs à induction, puis à les broyer et à leur appliquer un traitement chimique ou thermique.
Ces procédés ne sont pas très écologiques (le recyclage d'une tonne de panneaux génère 370 kilos d'équivalent CO2) et laissent de nombreuses impuretés dans le matériau final, qui est donc faiblement valorisable. Et si PV Cycle (la filière du recyclage en France) annonce un taux de récupération de 94,7%, le modèle économique est encore loin d'être rentable.
Le Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), associé à plusieurs industriels dans le cadre du projet européen Photorama, a inventé une sorte de «fil à couper le silicium» permettant de décortiquer littéralement les panneaux en fin de vie, rapporte l'Usine Nouvelle.
«Nous venons découper le module photovoltaïque avec un fil diamanté de 600 à 700 micromètres de diamètre, qui permet de séparer les différentes strates», décrit Jérémie Aimé, responsable du laboratoire des systèmes appliquées pour le photovoltaïque au CEA-Liten.
«Cette nouvelle méthode de recyclage permet de diviser par près de deux l'empreinte carbone d'un panneau photovoltaïque par rapport à celle d'un panneau fait de matériaux vierges, soit un gain de 20 à 25 grammes d'équivalent CO2 par kilowattheure produit», vante le chercheur.
D'autres technologies de recyclage sont en cours de développement, comme l'utilisation de fluides supercritiques –dont la forte pression permettrait de séparer les couches des panneaux– ou le découpage par laser.
Mais le principal défi reste de concevoir en aval des panneaux plus faciles à recycler, par exemple en réduisant la quantité de matériaux dangereux (plomb, sélénium, cadmium…) ou en élaborant des jonctions moins difficiles à séparer.
