Le plafond de verre du recyclage solaire

D’après pv magazine International

La plupart des gains faciles en matière de recyclage de modules photovoltaïques ont déjà été réalisés. Des matériaux tels que l’aluminium ou l’acier utilisés pour les cadres de modules et le cuivre utilisé dans le câblage peuvent être facilement séparés d’un panneau et possèdent déjà des marchés de recyclage bien établis. Les modules peuvent être broyés dans des installations de recyclage de déchets électroniques ou autres, et divers matériaux peuvent être récupérés.

Bien que ces processus permettent de sortir les modules en fin de vie des décharges, ils entraînent une dégradation de la qualité des matériaux récupérés, avec peu de chances qu’ils atteignent les niveaux de pureté nécessaires pour être réutilisés dans un nouveau module solaire ou toute autre application de grande valeur – allongeant la chaîne mais échouant à créer le cercle souhaité. Le géant de la fabrication de modules Longi confirme qu’il utilise déjà de l’aluminium recyclé pour ses cadres, mais voit l’intégration d’autres matériaux recyclés dans sa chaîne d’approvisionnement comme un défi majeur.

Le besoin de législation

Pour maintenir indéfiniment les matériaux des panneaux solaires en circulation, un traitement spécialisé est nécessaire, plutôt que de les traiter avec d’autres déchets. Dans l’Union européenne, les déchets de modules photovoltaïques sont actuellement régis par la directive sur les déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE). Dans le rapport annuel 2023 de PV Cycle, le directeur général Jan Clyncke a déclaré : « La directive DEEE n’est pas appropriée pour les panneaux photovoltaïques. PV Cycle est en faveur d’un acte législatif dédié qui traite uniquement de tout l’équipement d’énergie renouvelable. »

Une telle législation sera vitale pour s’assurer que les modules parviennent aux recycleurs appropriés. Du côté de la technologie, cependant, des progrès encourageants sont réalisés par des entreprises en Europe pour remplacer le broyage par un processus mieux capable de séparer les matériaux.

« Nous essayons naturellement de séparer et de réutiliser tous les composants d’un module et nous avons appris que le broyage et le tri ultérieur sont impraticables », a déclaré Wolfram Palitzsch, PDG de la société allemande de recyclage solaire Luxchemtech. « Une certaine proportion des étapes du processus doit également être de nature chimique. Les processus mécaniques à eux seuls ne produisent pas de produits purs à la fin. »

Le recycleur PV français Rosi a ouvert sa première installation à Grenoble en 2023. Il prévoit maintenant un deuxième site dans le nord de l’Espagne, qui devrait être opérationnel début 2025, et travaille en étroite collaboration avec Luxchemtech et d’autres partenaires pour entrer sur le marché allemand. Plutôt que de broyer, Rosi utilise un processus de pyrolyse – chauffage dans un environnement pauvre en oxygène – pour décomposer l’enveloppe polymère qui maintient un module ensemble et qui peut ensuite séparer de manière beaucoup plus efficace et propre le verre et les cellules de silicium.

Verre solaire

Étant donné qu’il constitue la plus grande part en volume des matériaux dans un module photovoltaïque, le verre représenterait un gain important pour les fabricants solaires – ROSI estime qu’environ 70 % du matériel traité dans son installation de Grenoble est du verre. Il existe également un marché bien établi pour les matériaux en verre recyclé, qui sont attrayants pour les fabricants en raison des économies d’énergie potentielles par rapport au traitement du verre brut. Cependant, les exigences strictes en matière de qualité et de transparence du verre solaire signifient que le traitement du matériau recyclé au niveau requis constitue un défi. ROSI a fait de nombreux progrès dans ce domaine en 2024 et affirme que les exigences de qualité pour le verre solaire peuvent également constituer un avantage lors du travail avec d’autres verriers.

« L’avantage du verre solaire est qu’il doit être très transparent », a déclaré Damien Letort, responsable commercial chez Rosi. « Donc, tant que vous pouvez bien le séparer, la qualité du calcin de verre recyclé que nous pouvons fournir est très, très bonne. »

Grâce à son processus de pyrolyse, Rosi peut séparer et fournir un calcin de verre de haute pureté aux fabricants de verre. Letort a déclaré que la société a travaillé avec un client, un grand fabricant de verre européen, pour tester la qualité de son matériau en verre recyclé.

« Nous avons fait quelques clarifications avec notre client et nous sommes très satisfaits des résultats », a-t-il dit. « Nous pouvons séparer le verre et c’est un verre solaire à très haute transparence. Cela le rend très intéressant pour de nombreux fabricants. »

Le client avec lequel Rosi travaille fabrique du verre flotté utilisé dans l’industrie du bâtiment. Damien Letort a indiqué que pour l’instant, il est peu probable que son matériau en verre recyclé soit utilisé dans un autre panneau solaire, car la grande majorité du verre solaire est traitée en Asie et expédier sur une telle distance n’aurait pas beaucoup de sens.

Malgré le succès de ROSI dans ce domaine, Wolfram Palitzsch de Luxchemtech a averti que la présence d’antimoine dans la plupart des verres solaires pose encore un problème en matière de recyclage. « Je ne connais pas de producteur de verre plat en Europe capable de traiter un éclat contenant environ 2 000 parties par million (ppm) d’antimoine pour fabriquer du verre PV, donc c’est un défi de savoir qui achètera à l’avenir de grandes quantités de verre contenant de l’antimoine, et à quel prix », a-t-il déclaré.

Cela devrait être un défi pour les verriers plutôt que pour les recycleurs, a déclaré Damien Letort. « Nous soumettons le panneau solaire à un traitement thermique et à un tri mécanique, et c’est l’étendue de notre installation », a-t-il déclaré. « Ensuite, il appartient à notre client de valider qu’il peut gérer le verre et l’utiliser dans son processus. » Il a également noté que le client a fait des progrès significatifs en travaillant avec des calcins contenant un peu d’antimoine, tout en reconnaissant le problème.

« Rosi plaide pour du verre sans antimoine dans les nouveaux panneaux solaires installés en Europe, notamment à travers la directive Ecolabel, car cela ouvre plus de portes pour le recyclage », a-t-il expliqué.

Damien Letort considère que la responsabilité de Rosi est de fournir du calcin de verre avec une bonne transparence, et a noté que la pyrolyse peut endommager la transparence si elle n’est pas soigneusement contrôlée, et que le processus de tri est également géré avec soin pour éviter les résidus de silicium ou d’autres matériaux. « Nous garantissons une bonne qualité de transparence et les clients se chargent de transformer nos matériaux dans leur propre processus », a ajouté Damien Letort.

Argent et silicium

Les cellules de silicium sont la prochaine cible la plus importante et sont particulièrement attractives pour les recycleurs en raison de leur contenu en argent. Ici aussi, un éloignement du broyage est bénéfique. Wolfram Palitzsch a déclaré que le broyage et le traitement ultérieur avaient produit du silicium d’environ 80 % de pureté. « Mais 80 % de pureté n’est tout simplement pas intéressant pour de nombreuses applications de silicium », a-t-il dit.

Les producteurs de polysilicium de qualité solaire ont des exigences de pureté particulièrement élevées – généralement au moins 6N (99,9999 %). De plus, divers autres matériaux utilisés pour le dopage et le dépôt des autres couches qui composent une cellule solaire fonctionnelle peuvent signifier que même si une ultra-haute pureté pouvait être atteinte, le profil des impuretés restantes serait différent de celui trouvé dans un nouveau matériau, nécessitant une enquête plus approfondie.

D’autres applications de silicium de haute valeur ont des exigences légèrement moins strictes. Ici, Rosi dit se trouver dans une situation similaire à celle du verre.

« Nous en sommes à la même phase pour le silicium, nous travaillons avec un grand partenaire de l’industrie chimique qui a testé notre silicium et validé qu’il peut l’utiliser », a déclaré Damien Letort de Rosi. « Cela pourrait être l’un des meilleurs atouts de notre processus. Nous pouvons maintenir une très bonne qualité pour le silicium, il ne subit que des traitements doux. »

Rosi a breveté son propre processus chimique doux pour séparer les matériaux qui composent une cellule solaire après qu’ils ont été séparés, grâce à la pyrolyse, du reste du module, laissant un silicium réutilisable et de l’argent de haute pureté.

Défi des coûts

Le coût du recyclage photovoltaïque a longtemps été son plus grand défi – allant de convaincre les propriétaires de projets de dépenser de l’argent supplémentaire pour éviter que les matériaux ne finissent en décharge, jusqu’au traitement et à la réintégration réels des matériaux.

Pour l’instant, Rosi est rémunéré pour fournir le recyclage des modules solaires en tant que service, soulignant l’importance d’une réglementation claire dans le secteur et de la législation spécialisée que PV Cycle et d’autres plaident. À mesure que les déchets photovoltaïques commencent à s’accumuler, les processus et modèles économiques pour le recyclage solaire seront essentiels pour maintenir les matériaux en circulation. « Beaucoup de choses sont possibles technologiquement et beaucoup d’argent a été investi », a déclaré Wolfram Palitzsch. « Ce sera l’une des questions les plus importantes : l’investissement dans la technologie en vaut-il la peine ? »

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