En 2022, nous avons collecté 3 848 tonnes de panneaux pour le recyclage. C’est dix fois plus qu’en 2015, où 383 tonnes avaient été envoyées au recyclage, et dix fois moins que les 35 000 tonnes attendues pour 2030. Nous sommes à un moment charnière», lance Nicolas Defrenne, le directeur général de l’éco-organisme Soren, chargé de la collecte et du traitement des panneaux usagés en France.
«C’est le flux d’équipements électriques et électroniques qui connaît la plus forte croissance, ce qui aura des conséquences évidentes sur le volume de déchets. Il y a un enjeu en termes d’échelle, mais comme ce sont des produits à longue durée de vie, on peut modéliser les choses et s’y préparer», estime-t-il. Et sur ce point, la France a un train d’avance, étant l’un des rares pays, voire le seul en Europe, où l’on trouve des unités dédiées au recyclage des panneaux à un stade industriel. Avec une spécificité : la volonté de développer une filière à haute valeur ajoutée.
Aujourd’hui, la réglementation impose d’atteindre un taux de valorisation de 85% de la masse des modules. «Or avec les 15% d’aluminium et 70% de verre du panneau, on est déjà au taux légal. Sauf que cela ne couvre que 20% de la valeur des panneaux», souligne Nicolas Defrenne. Le silicium et l’argent représentent environ 60% de cette valeur et moins de 3% du poids total d’un panneau. Pour les recycler, l’éco-organisme dispose d’une filière structurée de partenaires, spécialisés dans plusieurs procédés. «Idéalement, on cherche à séparer les couches du module photovoltaïque, véritable millefeuille, raconte le directeur général. Mais ce n’est pas toujours possible, en particulier quand les panneaux arrivent cassés.»
Le silicium et l’argent représentent environ 60% de la valeur d’un panneau et moins de 3% de son poids total.
Dans ce cas, on en retire d’abord le boîtier de jonction, les câbles et le cadre en aluminium. Les panneaux sont broyés, puis les déchets subissent des opérations de tri pour isoler les différents composants, qui peuvent servir par la suite à fabriquer de nouveaux matériaux. Ce type de procédé est notamment effectué au sein de l’entreprise Envie 2E Occitanie. En revanche, lorsque le panneau est en bon état, il peut être traité par délamination mécanique par lame chaude. «Une fois débarrassée du boîtier, des câbles et du cadre, la plaque passe dans une machine où une lame chauffée à 300°C sépare le verre du reste. On récupère une surface de verre propre, d’une qualité bien plus intéressante que celle issue du broyage, avec moins d’impuretés», détaille Nicolas Defrenne. Une première mondiale, réalisée par Envie 2E Aquitaine.
Une technologie de chimie douce
Rosi La start-up Rosi récupère des panneaux solaires en fin de vie pour les traiter dans son usine iséroise. © Rosi
Reste à recycler les autres composants du millefeuille : les films d’éthylène-acétate de vinyle qui forment les encapsulants, celui de protection arrière en polyfluorure de vinyle et les cellules solaires. C’est ce à quoi s’attelle Rosi. «Nous avons adopté une approche complètement différente du broyage, qui consiste à se débarrasser d’abord des encapsulants par la pyrolyse. Cette opération transforme les polymères en gaz sans altérer les matériaux durs du panneau», décrit Antoine Chalaux, le directeur général de la start-up.
L’étape suivante concerne les cellules. «Jusqu’à présent, il n’existait pas de procédé pour séparer les matériaux qu’elles contiennent, expose le dirigeant. Nous avons développé une technologie de chimie douce qui s’attaque à l’interface entre les matériaux et les sépare physiquement. À la fin du traitement, nous récupérons d’un côté des fragments de silicium d’une très grande pureté, de l’autre les fils d’argent.»
Rosi Grâce à une technique de chimie douce, Rosi parvient à séparer les différents matériaux de la cellule. © Rosi
Rosi affirme être capable de recycler 3 000 tonnes – soit 150 000 panneaux – par an. «Pour que cette activité soit vraiment intéressante, il faudrait traiter près de 10 000 tonnes par an sur un site tel que le nôtre. C’est la taille standard que nous prévoyons pour nos futures usines, comme celle que nous ouvrirons en Allemagne en 2025», complète Antoine Chalaux. Grâce à ces procédés, 94% du panneau sont valorisés. Toutes ces technologies sont complémentaires, nuance Nicolas Defrenne : «Le procédé de délamination suivi de la séparation chimique opérée par Rosi est sans doute celui qui donne les meilleures performances, mais c’est le plus cher et il peut être plus compliqué à faire passer à l’échelle, contrairement au broyage.»
Une seconde vie pour les panneaux
Et si le plus simple, finalement, n’était pas de recycler les panneaux, mais de leur offrir une seconde vie ? C’est en tout cas le concept de la start-up SolReed, issue du CEA, qui sera officiellement lancée en fin d’année. Les panneaux envoyés au recyclage ne sont pas tous en fin de vie. Certains viennent d’installations qui ferment et, comme le confie Nicolas Defrenne, «le phénomène d’obsolescence joue beaucoup : les anciens modules sont remplacés par de plus performants».
SolReed récupère les panneaux pour les reconditionner. «Pour le moment, nous sommes capables de réparer des pannes simples, comme des mauvaises interconnexions dans la boîte de jonction. Mais, rapidement, nous devrions être capables de prolonger la durée de vie des backsheets [feuilles protégeant la face arrière des modules, ndlr], qui sont une cause fréquente de dysfonctionnements», promet Luc Federzoni, le fondateur de la start-up. Avant d’être remis en service, les panneaux subiront une batterie de tests pour évaluer leur fiabilité et leur sécurité.
«Actuellement, un groupe de travail national définit les protocoles à mettre en œuvre afin d’avoir une approche commune», indique le start-upper, qui estime que plus de 10% des panneaux envoyés au recyclage pourraient être reconditionnés. Malgré des rendements moins importants que les neufs, ils présentent un intérêt, notamment pour les collectivités, qui sont assujetties à des réductions d’émissions de carbone. «Acheter du photovoltaïque va dans le sens de la décarbonation, mais si l’on opte pour des panneaux de seconde vie, on améliore d’autant plus leur bilan environnemental», conclut Luc Federzoni.
De nouvelles pistes grâce au CO2 supercritique
«Les fluides supercritiques sont en quelque sorte le quatrième état de la matière, indique Virginie Basini, cheffe du service des technologies durables pour le cycle des matières à l'Institut des sciences et technologies pour une économie circulaire des énergies bas carbone du CEA. Dans le cas du CO2, on atteint cet état en le faisant monter à une température supérieure à 31°C et à une pression de plus de 73,8 bars. Il devient dense comme un liquide tout en pouvant se diffuser comme un gaz.»
Cette propriété est particulièrement intéressante pour le recyclage des panneaux photovoltaïques. «À l’état supercritique, le CO2 peut se diffuser dans le film encapsulant, qui maintient ensemble tous les éléments du panneau. Une fois cette diffusion accomplie, on dépressurise rapidement. Le CO2 revient à l’état gazeux, sous forme de bulles, faisant gonfler le polymère et se décrocher les différentes couches», explique la spécialiste. Ce procédé a l’avantage de fonctionner également sur des panneaux dont la couche de verre est cassée, ce qui n’est pas le cas, par exemple, du traitement mécanique de découpe par fil diamanté.
