La prochaine grande chose dans le recyclage : les panneaux solaires périmés

Les États-Unis sont au bord de leur transformation la plus conséquente depuis le New Deal. Pour en savoir plus sur ce qu'il faut pour décarboner l'économie et sur les obstacles, cliquez ici. Cette histoire a été initialement publiée par YaleE360 et est reproduite ici dans le cadre de la collaboration Climate Desk.

À Odessa, au Texas, les travailleurs d'une startup appelée SolarCycle déchargent des camions transportant des panneaux photovoltaïques en fin de vie fraîchement récupérés dans des fermes solaires commerciales à travers les États-Unis. Ils séparent les panneaux des cadres en aluminium et des boîtiers électriques, puis les alimentent dans des machines qui détachent leur verre des matériaux feuilletés qui ont permis de générer de l'électricité à partir du soleil pendant environ un quart de siècle.

Ensuite, les panneaux sont broyés, déchiquetés et soumis à un processus breveté qui extrait les matériaux précieux, principalement l'argent, le cuivre et le silicium cristallin. Ces composants seront vendus, tout comme l'aluminium et le verre de moindre valeur, qui pourraient même se retrouver dans la prochaine génération de panneaux solaires.

Ce processus offre un aperçu de ce qui pourrait arriver à une augmentation attendue des panneaux solaires à la retraite qui proviendront d'une industrie qui représente la source d'énergie à la croissance la plus rapide aux États-Unis. Aujourd'hui, environ 90 % des panneaux aux États-Unis qui ont perdu leur efficacité en raison de leur âge ou qui sont défectueux finissent dans des décharges car cette option coûte une fraction de leur recyclage.

Mais les défenseurs du recyclage aux États-Unis affirment qu'une réutilisation accrue de matériaux précieux, comme l'argent et le cuivre, contribuerait à stimuler l'économie circulaire, dans laquelle les déchets et la pollution sont réduits en réutilisant constamment les matériaux. Selon un rapport de 2021 du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL), le recyclage des panneaux photovoltaïques pourrait également réduire le risque que les décharges libèrent des toxines dans l'environnement ; accroître la stabilité d'une chaîne d'approvisionnement qui dépend largement des importations en provenance d'Asie du Sud-Est ; réduire le coût des matières premières pour les fabricants d'énergie solaire et d'autres types ; et élargir les opportunités de marché pour les recycleurs américains.

Bien sûr, réutiliser des panneaux dégradés mais toujours fonctionnels est une option encore meilleure. Des millions de ces panneaux finissent désormais dans les pays en développement, tandis que d'autres sont réutilisés plus près de chez eux. Par exemple, SolarCycle construit une centrale électrique pour son usine du Texas qui utilisera des modules remis à neuf.

La perspective d'une future surabondance de panneaux périmés incite une poignée de recycleurs solaires à s'efforcer de remédier à l'inadéquation entre l'accumulation actuelle de capacité d'énergie renouvelable par les services publics, les villes et les entreprises privées - des millions de panneaux sont installés dans le monde chaque année - et une pénurie d'installations capables de gérer ce matériau en toute sécurité lorsqu'il atteint la fin de sa durée de vie utile, dans environ 25 à 30 ans.

La capacité solaire dans tous les segments aux États-Unis devrait augmenter en moyenne de 21% par an de 2023 à 2027, selon le dernier rapport trimestriel de la Solar Energy Industries Association et du cabinet de conseil Wood Mackenzie. L'augmentation attendue sera aidée par la loi historique de 2022 sur la réduction de l'inflation qui, entre autres soutiens aux énergies renouvelables, offrira un crédit d'impôt de 30% pour les installations solaires résidentielles.

La zone couverte par les panneaux solaires qui ont été installés aux États-Unis à partir de 2021 et qui doivent être retirés d'ici 2030 couvrirait environ 3 000 terrains de football américains, selon une estimation du NREL. "C'est un bon peu de gaspillage", a déclaré Taylor Curtis, analyste juridique et réglementaire au laboratoire. Mais le taux de recyclage de l'industrie, à moins de 10 %, est loin derrière les prévisions optimistes de croissance de l'industrie.

Jesse Simons, co-fondateur de SolarCycle, qui emploie environ 30 personnes et a commencé ses activités en décembre dernier, a déclaré que les décharges de déchets solides facturent généralement 1 à 2 dollars pour accepter un panneau solaire, passant à environ 5 dollars si le matériau est considéré comme un déchet dangereux. En revanche, son entreprise facture 18 $ par panneau. Les clients sont prêts à payer ce tarif parce qu'ils pourraient ne pas être en mesure de trouver une décharge autorisée à accepter les déchets dangereux et à en assumer la responsabilité légale, et parce qu'ils veulent minimiser l'impact environnemental de leurs anciens panneaux, a déclaré Simons, un ancien dirigeant du Sierra Club.

SolarCycle fournit à ses clients une analyse environnementale qui montre les avantages du recyclage des panneaux. Par exemple, le recyclage de l'aluminium utilise 95 % d'énergie en moins que la fabrication d'aluminium vierge, qui supporte les coûts d'extraction de la matière première, la bauxite, puis de son transport et de son raffinage.

L'entreprise estime que le recyclage de chaque panneau évite l'émission de 97 livres de CO2 ; le chiffre monte à plus de 1,5 tonne de CO2 si un panneau est réutilisé. En vertu d'une proposition de règle de la Securities and Exchange Commission, les sociétés cotées en bourse seront tenues de divulguer les risques liés au climat qui sont susceptibles d'avoir un impact significatif sur leurs activités, y compris leurs émissions de gaz à effet de serre.

Extrait des panneaux solaires de l'usine SolarCycle, l'aluminium est vendu dans un parc à métaux à proximité. Le verre est actuellement vendu pour seulement quelques centimes par panneau pour être réutilisé dans des produits de base comme des bouteilles, mais Simons espère qu'il en aura finalement assez pour le vendre à un prix plus élevé à un fabricant de nouvelles feuilles de panneaux solaires.

Le silicium cristallin, utilisé comme matériau de base dans les cellules solaires, vaut également la peine d'être récupéré, a-t-il déclaré. Bien qu'il doive être raffiné pour être utilisé dans les futurs panneaux, son utilisation évite les impacts environnementaux de l'extraction et du traitement du nouveau silicium.

SolarCycle est l'une des cinq sociétés américaines répertoriées par la SEIA comme capables de fournir des services de recyclage. L'industrie en est encore à ses balbutiements et cherche toujours à gagner de l'argent en récupérant puis en vendant des composants de panneaux, selon l'Agence américaine de protection de l'environnement. "Des éléments de ce processus de recyclage peuvent être trouvés aux États-Unis, mais cela ne se produit pas encore à grande échelle", a déclaré l'EPA dans un aperçu de l'industrie.

En 2016, l'Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA) a prévu qu'au début des années 2030, la quantité mondiale de panneaux photovoltaïques mis hors service représentera environ 4 % du nombre de panneaux installés. D'ici les années 2050, le volume de déchets de panneaux solaires atteindra au moins 5 millions de tonnes métriques par an, a indiqué l'agence. La Chine, le plus grand producteur mondial d'énergie solaire, devrait avoir retiré un total cumulé d'au moins 13,5 millions de tonnes métriques de panneaux d'ici 2050, de loin la plus grande quantité parmi les principaux pays producteurs d'énergie solaire et près du double du volume que les États-Unis retireront d'ici là, selon le rapport de l'IRENA.

Les matières premières techniquement récupérables à partir de panneaux photovoltaïques dans le monde pourraient valoir 450 millions de dollars (en termes de 2016) d'ici 2030, selon le rapport, soit environ le coût des matières premières nécessaires pour produire quelque 60 millions de nouveaux panneaux, soit 18 gigawatts de capacité de production d'électricité. D'ici 2050, selon le rapport, la valeur recouvrable pourrait dépasser 15 milliards de dollars.

Pour l'instant, cependant, les recycleurs solaires sont confrontés à d'importants défis économiques, technologiques et réglementaires. Une partie du problème, selon Curtis de NREL, est le manque de données sur les taux de recyclage des panneaux, ce qui entrave les réponses politiques potentielles qui pourraient inciter davantage les exploitants de parcs solaires à recycler les panneaux en fin de vie plutôt que de les jeter.

Un autre problème est que la procédure de lixiviation des caractéristiques de toxicité - une méthode approuvée par l'EPA utilisée pour déterminer si un produit ou un matériau contient des éléments dangereux susceptibles de s'infiltrer dans l'environnement - est connue pour être défectueuse. Par conséquent, certains propriétaires de fermes solaires finissent par "sur-gérer" leurs panneaux comme dangereux sans faire de détermination formelle des déchets dangereux, a déclaré Curtis. Ils finissent par payer plus pour les éliminer dans des décharges autorisées à traiter les déchets dangereux ou à les recycler.

L'Agence internationale de l'énergie a évalué si les panneaux solaires contenant du plomb, du cadmium et du sélénium auraient un impact sur la santé humaine s'ils étaient jetés dans des décharges de déchets dangereux ou municipales et a déterminé que le risque était faible. Pourtant, l'agence a déclaré dans un rapport de 2020 que ses conclusions ne constituaient pas une approbation de la mise en décharge : le recyclage, a-t-elle déclaré, "atténuerait davantage" les préoccupations environnementales.

Le NREL étudie actuellement un procédé alternatif pour déterminer si les panneaux sont dangereux ou non. "Nous devons comprendre cela car cela a certainement un impact sur la responsabilité et le coût pour rendre le recyclage plus compétitif", a déclaré Curtis.

Malgré ces incertitudes, quatre États ont récemment promulgué des lois sur le recyclage des modules PV. La Californie, qui possède le plus d'installations solaires, autorise les panneaux à être jetés dans des décharges, mais seulement après avoir été vérifiés comme non dangereux par un laboratoire désigné, ce qui peut coûter jusqu'à 1 500 $. En juillet 2022, la Californie n'avait qu'une seule usine de recyclage qui acceptait les panneaux solaires.

Dans l'État de Washington, une loi conçue pour fournir un moyen écologique de recycler les panneaux photovoltaïques devrait être mise en œuvre en juillet 2025 ; Les responsables du New Jersey prévoient de publier un rapport sur la gestion des déchets photovoltaïques ce printemps ; et la Caroline du Nord a ordonné aux responsables de l'environnement de l'État d'étudier le démantèlement des projets solaires à grande échelle. (La Caroline du Nord exige actuellement que les panneaux solaires soient éliminés en tant que déchets dangereux s'ils contiennent des métaux lourds comme l'argent ou, dans le cas des panneaux plus anciens, du chrome hexavalent, du plomb, du cadmium et de l'arsenic.)

Dans l'Union européenne, les panneaux photovoltaïques en fin de vie sont, depuis 2012, traités comme des déchets électroniques en vertu de la directive européenne sur les déchets d'équipements électriques et électroniques, connue sous le nom de DEEE. La directive exige que tous les États membres se conforment à des normes minimales, mais le taux réel de recyclage des déchets électroniques varie d'un pays à l'autre, a déclaré Marius Mordal Bakke, analyste principal pour la recherche sur les fournisseurs solaires chez Rystad Energy, une société de recherche basée à Oslo, en Norvège. Malgré cette loi, le taux de recyclage PV de l'UE n'est pas meilleur que le taux américain - environ 10 % - en grande partie à cause de la difficulté d'extraire des matériaux précieux des panneaux, a déclaré Bakke. "Il deviendra rentable par lui-même, quels que soient les prix des matières premières."

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