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Quotidien des Usines

Ces technos vertes difficiles à recycler

Publié le

Les technologies vertes sont encore jeunes. Mais elles vont vieillir vite et d'énormes volumes de produits seront bientôt des déchets. Dans bien des cas, les procédés de recyclage n'en sont qu'à leurs premiers balbutiements

Encore un effort pour être vraiment renouvelables. Les panneaux solaires photovoltaïques, les éoliennes, et les lampes à économie d'énergie connaissent un développement considérable. Les filières industrielles sont encore jeunes, mais d'ici à dix ans ces équipements devraient rejoindre en masse les poubelles. La question de leur recyclage doit être posée dès maintenant.

D'abord parce que les réglementations incitent de plus en plus à valoriser les matières composant les déchets. Ensuite, parce que le recyclage de certains matériaux n'est pas résolu, notamment celui de certains métaux rares, dont les sources d'approvisionnement sont limitées. « Pour chaque composé, il y a toujours une solution technique. Le problème est de trouver des méthodes de recyclage dont le coût est compatible avec les critères de rentabilité des acteurs du secteur », analyse Jan Clyncke, le délégué général de l'association PV Cycle, chargée d'organiser le recyclage des panneaux solaires en Europe. Les études s'accélèrent pour préparer le recyclage des produits verts, mais des obstacles demeurent. État des lieux pour trois équipements emblématiques.

PANNEAU PHOTOVOLTAÏQUE Des semi-conducteurs à valoriser

Les enjeux. Le parc solaire photovoltaïque mondial croît en moyenne de 35 % par an depuis 1998. Fin 2009, la capacité totale installée s'élevait à près de 23 000 MW, contre 1 500 MW en 2000. Le volume des déchets de panneaux solaires est encore faible en Europe : moins de 6 000 tonnes en 2010, composées de chutes de production, de panneaux endommagés lors du transport et de retours de garantie.

Mais 130 000 tonnes sont attendues en 2030 (un panneau solaire a une durée de vie de vingt-cinq ans). Si les modules photovoltaïques ne rentrent pas actuellement dans le champ de la directive européenne sur les déchets d'équipements électriques et électroniques (D3E), la situation pourrait changer. Afin d'anticiper, les fabricants européens, emmenés par les principaux industriels allemands, ont créé, en 2007, PV Cycle, une association chargée d'organiser la filière. Son objectif est de collecter 65 % des modules installés depuis 1990. Des unités pilotes de recyclage, testées sur des installations photovoltaïques en fin de vie, ont montré que l'on pouvait valoriser 85 % de la matière.

Les solutions actuelles. Les procédés de recyclage du silicium, semi-conducteur le plus utilisé pour la fabrication des cellules photovoltaïques (90 % du marché), arrivent à maturité. « Il y a une forte demande pour le silicium issu des panneaux photovoltaïques », avance Jean-Charles Caudron de l'Ademe. Ainsi, les fabricants ElectraSolar (Espagne) et Sunicon (Allemagne) mettent en oeuvre des procédés assez similaires. Les panneaux débarrassés de leur aluminium sont délaminés à haute température. Les cellules photovoltaïques subissent alors un traitement chimique visant à récupérer le silicium. Après traitement, il peut être réutilisé dans la fabrication de nouvelles cellules. Le verre (environ 75 % du poids du panneau) est broyé et nettoyé afin d'être réutilisé dans la fabrication de modules solaires. Le cadre en aluminium, le cuivre et l'argent sont séparés et revendus pour la fabrication de nouveaux produits.

Les solutions en développement. Certains modules en couches minces utilisent d'autres semi-conducteurs que le silicium (tellurure de cadmium, CIS, CIGS). Les métaux rares entrant dans leur composition, souvent toxiques, ne sont en général pas recyclés. L'exception est le procédé mis au point par le fabricant allemand First Solar, spécialiste de la technologie au tellurure de cadmium. Après déchiquetage et broyage, le verre et le film semi-conducteur sont séparés dans un bain d'acide et de peroxyde d'hydrogène. Les liquides riches en composés métalliques sont précipités, concentrés et envoyés chez un prestataire. Après traitement, ce dernier renvoie le matériau à First Solar, qui le réutilise dans la fabrication de ses panneaux. Enfin, le plastique, la colle, les joints, les gaines de câble et la boîte de connexion sont incinérés.

LAMPE BASSE CONSOMMATION L'enjeu des terres rares

Les enjeux. Avec le retrait progressif des ampoules à incandescence du marché européen depuis 2009, les lampes basse consommation (ou lampes fluorescentes compactes) règnent désormais sur l'éclairage. Malgré une durée de vie moyenne de sept ans, elles vont rapidement représenter un volume important de déchets. En France, on estime que 2 400 tonnes de lampes arriveront en fin de vie en 2012. Les procédés de recyclage (broyage et découpage) sont déjà bien rodés. La directive européenne sur les déchets d'équipements électriques et électroniques (D3E) impose aux fabricants de gérer la collecte et le traitement des lampes. Le mercure qu'elles contiennent, produit dangereux, nécessite un traitement spécifique. « Le taux de recyclage atteint plus de 90 % », affirme Hervé Grimaud, le directeur général de Recylum, l'éco-organisme prenant en charge les lampes usagées.

Les solutions actuelles. Le verre (88 % du poids de la lampe) est récupéré après broyage. Il est réutilisé pour faire des isolants pour le bâtiment, des abrasifs pour façades ou des remblais d'autoroutes. Il ne peut en revanche pas servir à la fabrication de nouvelles lampes, car les qualités de verre sont différentes selon les fabricants. Les métaux (fer, cuivre, aluminium... soit 5 % du poids de la lampe) sont séparés et revendus pour la fabrication d'autres produits. Le mercure, présent sous forme de gaz (0,005 %, soit 1 à 25 mg par lampe), est extrait avant d'être enfoui en centre de stockage. En raison de sa dangerosité et de son excédent sur le marché, l'Union européenne incite à ne pas le recycler.

Les solutions à développer. Les lampes contiennent des mélanges de plastiques en petites quantités (quelques grammes par lampe). Les recycler ne serait pas rentable et cette matière est aujourd'hui incinérée. Autre point noir : les poudres fluorescentes qui tapissent l'intérieur de l'ampoule (3 %). S'il est possible de les aspirer et de les récupérer par lavage sec ou humide, on ne sait pas encore les réactiver. Elles sont alors enfouies, en raison des traces de mercure et des métaux lourds qu'elles contiennent. Elles renferment également des terres rares, dont la production est entièrement maîtrisée par la Chine. Leur récupération s'avère être un enjeu important. Des chimistes, comme Rhodia, mènent en toute discrétion des travaux dans ce sens.

ÉOLIENNE Le défi des composites

Les enjeux. Depuis dix ans, les éoliennes poussent comme des champignons : + 30 % de croissance par an en moyenne dans le monde depuis 2000. La tendance ne devrait pas faiblir. Les experts les plus optimistes prédisent que la planète comptera sept fois plus de turbines en 2017 qu'en 2009, pour atteindre 718 gigawatts de puissance installée (contre 158 gigawatts en 2009). Ces installations jeunes vont pourtant vieillir vite. « Les machines sont garanties pour une durée de vingt ans, même si certains composants mécaniques, comme les multiplicateurs, ont une longévité ne dépassant pas dix ans », avance Olivier Duguet, le président de la société d'investissement Hanalei Renouvelables. Pourtant, hormis un marché d'éoliennes d'occasion destinées aux pays émergents qui commence à voir le jour, le recyclage ne fait pas partie des priorités des industriels. L'absence d'obligations réglementaires, sauf en France où le Grenelle de l'environnement les oblige à démanteler les éoliennes à la fermeture des parcs, y est pour beaucoup. D'autant que des difficultés techniques demeurent. Tandis que la rentabilité d'une filière de recyclage reste à prouver.

Les solutions actuelles. Chaque éolienne est constituée de 80 à 120 tonnes d'acier, ce qui représente 90 % de son poids. Le mât est formé de tôles de cinq centimètres d'épaisseur qui, roulées, forment des cylindres pouvant atteindre cinq mètres de diamètre. L'acier, une fois broyé et épuré, rejoint les aciéries. Il est ensuite reformulé pour être utilisé dans le BTP ou l'automobile. Quand ils ne sont pas alliés, les métaux (fer, cuivre, zinc...) sont triés et repartent dans l'industrie de la métallurgie.

Les solutions en développement. Les composites qui constituent les pâles et la coque de la nacelle (2 % du poids de l'éolienne) sont le principal problème. Le matériau, comme celui utilisé dans la construction de bateaux ou d'avions, est en effet un assemblage de résine et de fibres de verre ou de carbone, complexe à traiter. Aujourd'hui, les composites sont incinérés et leurs résidus stockés en centres d'enfouissement. Des travaux sont menés pour leur donner une seconde vie. Le défi : inventer des procédés de recyclage dont le produit n'est pas plus cher que le matériau d'origine.

Des recherches menées par exemple à l'Icam, école d'ingénieurs de Nantes, visent à récupérer les fibres pour les valoriser, selon leur qualité, dans leur application d'origine, ou dans une autre moins exigeante (loisirs sportifs...). La difficulté est de ne pas endommager les fibres au cours du recyclage et de savoir réutiliser des fibres de longueurs variées. « Nos travaux portent aussi sur la valorisation de la résine sous forme de molécules réutilisables en chimie organique », ajoute Éric Le Gal La Salle, chercheur à l'Icam. Deux technologies sont au banc d'essai pour y parvenir. D'un côté, la pyrolyse. Elle décompose à haute température les composites, produisant des suies et des fractions condensables, que l'on pourrait intégrer dans du carburant diesel. De l'autre côté, la solvolyse (un solvant casse les liaisons des chaînes organiques). Un procédé difficile à industrialiser en raison de la variété de produits obtenus selon les conditions opératoires

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