Le boom solaire a un sale secret. Voici comment éviter une autre montagne de déchets non recyclables
L’énergie solaire a un côté sombre : les panneaux sont encore construits pour être jetés, et nous risquons de créer une montagne de déchets qui enferment des minéraux précieux.
Le monde sera déjà confronté à jusqu'à 250 millions de tonnes de déchets solaires d'ici 2050, alors que les panneaux installés lors du boom solaire des années 2000 et 2010 arriveront en fin de vie.
Ces panneaux n'ont pas été conçus pour être réparés, remis à neuf ou démontés. En effet, les procédés de recyclage actuels extraient principalement le verre et l’aluminium, tandis que les matériaux qui ont la plus grande valeur économique et stratégique, comme l’argent, le cuivre et le silicium de haute qualité, sont généralement perdus au cours du processus.
L’industrie se trouve désormais confrontée à une fenêtre étroite pour repenser. Sans changement de conception, la transition énergétique pourrait finir par modifier les pressions environnementales plutôt que de les réduire. Il est essentiel de développer une technologie à faible émission de carbone, mais faible émission de carbone ne signifie pas nécessairement durable.
Une industrie en plein essor conçue pour la décharge
La durée de vie moyenne des modules solaires est d'environ 25 à 30 ans. Cela signifie qu’une vague massive d’installations du début des années 2000 atteint désormais la fin de son cycle de vie. Les pays dotés de marchés solaires matures, comme l’Allemagne, l’Australie, le Japon et les États-Unis, constatent déjà une forte augmentation du nombre de panneaux mis hors service.
Le défi réside non seulement dans l’ampleur des déchets mais aussi dans la conception même des panneaux. Pour survivre à des décennies d'intempéries, les panneaux solaires sont construits en empilant des couches de verre, de cellules et de plastique, puis en les liant si étroitement ensemble avec des adhésifs puissants qu'ils deviennent une unité unique et indissociable.
Mais cette durabilité a un inconvénient. Parce que les couches sont si étroitement liées, elles sont exceptionnellement difficiles à décoller, ce qui nous empêche de réparer les panneaux lorsqu'ils se cassent ou de récupérer des matériaux lorsqu'ils sont jetés (ces matériaux pourraient générer 15 milliards de dollars américains (11 milliards de livres sterling) de valeur économique d'ici 2050).
Les limites du recyclage
Dans tous les cas, le recyclage devrait être un dernier recours car il détruit une grande partie de la valeur intrinsèque. En effet, les processus actuels sont rudimentaires et consistent principalement à déchiqueter des panneaux pour récupérer de l'aluminium et du verre bon marché tout en perdant des métaux de grande valeur.
Par exemple, alors que l'argent ne représente que 0,14 % de la masse d'un panneau solaire, il représente plus de 40 % de sa valeur matérielle et environ 10 % de son coût total. Pourtant, il est rarement récupéré lors du recyclage. Lors du recyclage standard, les panneaux solaires sont broyés. L’argent est pulvérisé en particules microscopiques qui se mélangent aux résidus de verre, de silicium et de plastique, ce qui rend sa séparation trop difficile et coûteuse.
C'est pourquoi les stratégies visant à prolonger la durée de vie des panneaux solaires – comme la réparation et la réutilisation – sont largement supérieures au recyclage. Ils préservent la valeur de ces produits et évitent le coût énergétique massif du broyage industriel. Ils maintiennent les matières précieuses en circulation et réduisent le besoin d’extraire de nouvelles matières premières. Ils peuvent même générer de nouveaux revenus pour les propriétaires. Mais cette vision circulaire n’est viable que si les panneaux solaires sont conçus pour être démontés et réparés.
Concevoir des panneaux pour un avenir circulaire
S'orienter vers une telle approche signifie repenser les panneaux afin qu'ils puissent être réparés, améliorés et finalement démontés sans endommager ni détruire les composants à l'intérieur. L'idée de concevoir pour le démontage, courante dans d'autres secteurs, est également de plus en plus essentielle pour le solaire.
Au lieu d'adhésifs permanents et de couches entièrement laminées, les panneaux peuvent être construits à l'aide de conceptions modulaires et de connexions réversibles. Les composants tels que les cadres, les boîtes de jonction et les connecteurs doivent être amovibles, tandis que les fixations mécaniques ou les adhésifs intelligents qui ne se détachent qu'à haute température peuvent permettre de séparer plus facilement le verre et les cellules.
La standardisation des composants et l'amélioration de la documentation aideraient davantage les réparateurs, les rénovateurs et les recycleurs tout au long du cycle de vie d'un panneau. En bref, la prochaine génération de panneaux solaires doit être conçue pour durer plus longtemps, être réparable et utiliser moins de matériaux critiques – et pas simplement pour maximiser la production d’énergie à court terme.
Les outils numériques peuvent aider
Si vous souhaitez réparer ou recycler un panneau dans quelques années, vous devrez savoir quels matériaux il contient, quels adhésifs ont été utilisés et comment il a été assemblé. Les outils numériques peuvent y contribuer en stockant des informations, agissant essentiellement comme le journal de bord d'une voiture ou le dossier médical d'un patient.
Un exemple prometteur est le nouveau passeport produit numérique de l’UE. Ces passeports comprendront des conseils sur les options de réparation, le démontage, les substances dangereuses, l'historique du cycle de vie et la manipulation en fin de vie. Ils seront introduits progressivement pour les groupes de produits prioritaires à partir de 2027, avec une nouvelle extension à de nombreux autres produits, attendue vers 2030.
Le passeport produit numérique agit comme une « liste d’ingrédients » statique pour un panneau solaire. Il montre de quoi est constitué un panneau et comment il doit être manipulé. Les jumeaux numériques, en revanche, fonctionnent davantage comme un système de surveillance en temps réel.
Mis à jour en permanence avec les données de performances, ils peuvent signaler lorsqu'un panneau est sous-performant, est devenu trop poussiéreux ou a besoin d'être réparé. Utilisés ensemble, ces outils peuvent aider les techniciens à identifier les pièces qui peuvent être réparées ou réutilisées et à garantir que les panneaux solaires sont démontés en toute sécurité à la fin de leur durée de vie.
Cependant, même le meilleur jumeau numérique n’est pas d’une grande utilité si le panneau lui-même est collé et conçu pour la décharge. Sans panneaux conçus pour être réparés ou démontés, la numérisation n’offrira que des avantages marginaux.
Les outils numériques ont également leur propre empreinte environnementale, des capteurs au stockage de données, ce qui rend encore plus important qu'ils soutiennent des conceptions véritablement réparables plutôt que de compenser les mauvaises. Nous devons repenser la façon dont nous concevons les panneaux solaires dès maintenant, avant que le boom solaire d'aujourd'hui ne bloque le problème des déchets de demain.
Rabia Charef, associée de recherche principale en économie circulaire et numérisation, Université de Lancaster
