Les éoliennes fleurissent un peu partout en Europe. Sur terre ou sur mer, ces grands moulins blancs ont « décollé » dès les années 90. Fabriquées en matériaux composites renforcés, les pales d’éoliennes n’ont qu’un seul défaut et non des moindres : elles restent difficilement recyclables. Leur longévité estimée entre 20 et 30 ans pousse actuellement les pays précurseurs à se pencher sur leur fin de vie. En l’absence de réglementation, les Etats s’organisent. En Allemagne, les procédés industriels se peaufinent. En France, des projets d’éco-conception et de démantèlement sont à l’étude.

Le parc éolien varie d’un pays à l’autre selon la puissance installée. La France se trouve en 4e position en Europe derrière l’Allemagne, l’Espagne et le Royaume-Uni. Avec près de 6 000 éoliennes réparties dans 1 500 parcs, elle représente plus de 12 000 MW en 2017. Compte-tenu des technologies actuelles et du renouvellement des parcs existants avec des éoliennes plus puissantes, l’atteinte de l’objectif fixé à l’horizon 2023, compris entre 21 800 MW et 26 000 MW, nécessitera l’installation d’environ 4 000 éoliennes supplémentaires, selon le Syndicat des Energies Renouvelables. A titre de comparaison, la Chine possède plus de 168 GW, les Etats-Unis plus de 82 GW et l’Allemagne plus de 50GW. En 2016, selon le conseil mondial de l’énergie éolienne, 341 000 structures étaient en fonctionnement. Cette donnée devrait évoluer rapidement au cours des prochaines années.

Eoliennes allemandes

En tant qu’utilisateur précurseur et troisième plus gros producteur de structures éoliennes, l’Allemagne doit remplacer peu à peu son parc sans avoir développé pour autant de filière de recyclage mature. Car démanteler une éolienne est tout sauf simple. Traditionnellement, celle-ci est divisée en quatre sections : la base en ciment, le mât généralement composé d’acier, les pâles (trois en général) et la nacelle. Chaque section est soit très lourde, soit très longue. Pour leur transport vers des centres de traitement, des engins imposants et polluants sont nécessaires. Imaginer la taille d’un convoi nécessaire pour acheminer des pâles de 17 mètres de long pour les éoliennes de première génération et 80 mètres de long pour des structures actuelles, sans compter celles des générations futures pouvant atteindre 125 mètres. Le traitement des pales est particulièrement visé bien qu’elles ne représentent que 2 à 3 % du poids de l’éolienne dans son ensemble. Pourtant, d’ici à 2020, plus de 50 000 tonnes de ces pièces sont attendues dans les centres de traitement de déchets outre-Rhin. Les plus anciennes sont composées de matières renforcées fibre de verre tandis que les modèles plus récents sont renforcés en fibre de carbone. Ces matériaux ont l’avantage d’être légers et plus robustes mais restent aujourd’hui compliqués à recycler, faute de débouchés à haute valeur ajoutée.

En Allemagne, quelques entreprises ont développé une activité de démantèlement. Veolia Deutschland a ainsi conçu une scie pour couper sur place les pâles en tronçons, les rendant plus faciles à transporter. Une autre solution a été développée pour les matériaux chargés fibre de verre. Les pâles sont déchiquetées et mélangées à d’autres composants pour devenir un nouveau combustible utilisé en cimenterie. Pour les composites en fibre de carbone, c’est une autre paire de manche. La résistance de ce matériau rend son recyclage compliqué. Pour recycler ces pales éoliennes, Veolia étudie actuellement plusieurs pistes de traitement incluant notamment la pyrolyse (procédé thermique déjà testé dans l’aéronautique) ainsi que la solvolyse, procédé qui pourrait recycler à la fois la fibre et la matrice en polymère. Outre-Rhin, aucun site industriel n’est capable aujourd’hui de développer ces procédés à l’échelle industrielle. Même démarche du côté du groupe Remondis. Celui-ci dispose de trois unités en Rhénanie-Westphalie qui collectent et reconditionnent les pales en packs de 600 tonnes. Ils sont ensuite expédiés vers un recycleur de métaux TSR, et filiale de Remondis qui peut grâce à un équipement de haute performance, broyer les pièces en une seule opération. La matière composite est alors revendue aux cimentiers comme combustible haut de gamme, tandis que la silice contenue dans la fibre de verre apporte un ingrédient utile à la fabrication du ciment. Les câbles, l’acier et les composants électroniques sont recyclés par d’autres entreprises. En 2015, 158 turbines d’éoliennes ont été démantelées en Allemagne. Actuellement plus de 25 000 sont en fonctionnement et génèrent environ 9 % de l’électricité totale. L’enjeu est important selon Remondis de pouvoir assurer efficacement le recyclage de ces équipements qui à moyen terme deviendront obsolètes. Il y a trois ans, Arne Brosch, directeur du site Remondis Olpe estimait que près de 20 000 tonnes de pales éoliennes devront être recyclées d’ici à 2021.

La France organise son repowering

Le vrai démarrage des éoliennes dans l’hexagone a eu lieu à partir de 2001 avec le lancement du premier tarif d’achat officiel d’électricité. Autre étape importante, cette fois du côté réglementaire en 2011 avec l’arrêté sur les installations ICPE qui intègre les parcs éoliens. L’exploitant a donc l’obligation de gérer leur fin de vie et la remise en état du site, si besoin. Mais au niveau européen ou français, aucune réglementation spécifique ni de filière encadrée n’existe pour organiser le démantèlement et la valorisation des composants. Si pour les structures de base en ciment, le mât en acier ou la nacelle bourrée de composants électroniques, les filières de recyclage ou de remise en état sont possibles, ce n’est pas le cas pour les pales. Pourtant des initiatives industrielles commencent à prendre forme. En 2017, un ancien parc éolien de quatre machines, basé à Plouyé en Bretagne et exploité par Kallista Energy depuis 2002, a été remplacé par de nouvelles turbines plus puissantes. L’occasion d’organiser collectivement le démantèlement et la gestion des composants déposés.

Parmi les entreprises locales investies dans cette opération, Guyot Environnement a pris en charge le traitement des nacelles et des pales. Coupées en deux sur site pour éviter le convoi exceptionnel, les pales ont été transférées sur son site brestois pour examiner leur composition (mélange de fibres de verre et de structures en balsa) avant d’être concassées. Le flux est ensuite parti sur l’une des trois installations de préparation de CSR de Guyot à Morlaix. Habituellement, son gisement provient de résidus automobiles mais aussi de déchets composites issus de la filière nautique. « C’est aujourd’hui la principale solution de valorisation pour ces matériaux qui sont complexes et trop coûteux à recycler » explique Giulia Guyot, directrice. Membre du réseau Praxy, Guyot Environnement partage son expertise avec d’autres entreprises, spécialisées dans la préparation de CSR. Praxy compte une dizaine de membres dans ce secteur. La plupart ont déjà un savoir-faire dans la collecte et le prétraitement de matériaux composites renforcés en fibres de verre, provenant notamment des bateaux de plaisance hors d’usage. Cette première expérience, suivie depuis le début de l’année par la dépose de dix autres éoliennes en région Bretagne par Guyot, permettra à la filière de traitement de déchets d’anticiper la gestion de ces turbines d’un point de vue technique, économique et environnemental.

Thermoplastiques, réparables et recyclables

Comment faire accepter par les riverains et bon nombres d’associations hostiles, la pertinence environnementale des éoliennes, si en cours de cycle, on ne peut pas valoriser, ou reconditionner leurs composants ? En étant irréprochable jusqu’au bout des pales. C’est ainsi qu’est né Effiwind en 2014 avec le soutien de l’Ademe dans le cadre des investissements d’avenir et du Conseil régional Nouvelle Aquitaine. Effiwind est porté par le centre technologique des matériaux et composites (Canoe) et rassemble une dizaine de partenaires industriels*. D’un montant de 10,6 millions d’euros, il vise dans un premier temps à trouver des solutions de valorisation à plus forte valeur ajoutée que l’incinération en cimenterie ou l’enfouissement pour les pales existantes. En parallèle, Effiwind travaille sur une nouvelle génération de thermoplastiques acryliques permettant de rendre les pales et les capots de nacelles, réparables et recyclables. « L’idée est de broyer les composites existants, à base de polyester ou epoxy renforcés fibre de verre, pour en faire des charges à intégrer dans des bétons ou des polymères, explique Christophe Magro, directeur technique chez Canoe. Les travaux sont en cours et pourraient à terme bénéficier à d’autres secteurs comme la filière nautique ».

L’autre partie du projet repose sur les nouvelles générations de pales. Effiwind étudie les thermoplastiques renforcés en fibres de verre et carbone, pour obtenir à poids et à prix égal, des pales plus longues et aussi résistantes. « L’enjeu est considérable puisque ces matériaux vont permettre de réparer plus facilement les pales, et surtout de les recycler, affirme Christophe Magro. La voie du compoundage est envisagée à court terme, mais d’ici à une vingtaine d’années, les pales thermoplastiques en fin de vie pourront être recyclées chimiquement par dépolymérisation à chaud ». Ces monomères serviront à fabriquer de nouvelles pales ou d’autres produits techniques. Canoe compte bien séduire aussi des industriels comme l’aéronautique, le nautisme et l’automobile, consommateurs de matériaux composites. A la fois recyclable, réparable et moins coûteux à mettre en œuvre, le thermoplastique est également moins dangereux en termes d’émissions de COV (composés organiques volatils) dans les ateliers de transformation et d’assemblage.

En attendant, le projet suit son cours. La plateforme Canoe fait actuellement tester durant trois mois en Allemagne, deux pales de 25 mètres de long réalisées en thermoplastiques. Sous réserve de la validation de l’organisme certificateur européen Germanische Lloyd, le projet entrera dans sa phase cruciale d’expérimentation. Trois pales seront fabriquées et installées au printemps 2019 sur le parc éolien de Plougras en Bretagne. Avec un temps d’observation prévu de 18 mois.

Plateforme nationale de démantèlement

Complémentaire aux travaux d’Effiwind, le projet de l’association AD3R (Association pour le démantèlement, le recyclage, le reconditionnement et la revente d’éoliennes) se penche sur la logistique des turbines en fin de vie avec l’objectif d’ici à deux ans de créer une première plateforme de regroupement et de démantèlement à l’échelle nationale. « Ce secteur évolue de façon plutôt anarchique jusqu’à présent, dominé par un grand conservatisme » souligne Didier Evano, à la tête de la société de maintenance et de démantèlement d’éoliennes Net-Wind et président de AD3R qui réunit cinq entreprises (Altead, Bureau Veritas Construction, Net-Wind, Ets Georges Bruhat, Mywindparts). L’idée remonte à 2016 sous l’impulsion de la Dreal Champagne-Ardennes, là où se trouvent les gisements. Pour Didier Evano, le problème n’est pas tant de démanteler que de gérer les composants usagés ou endommagés en aval. Plutôt que de tout envoyer en démolition, en incinération pour les pales ou en recyclage pour les pièces métalliques, Net-Wind, porteur du projet, a choisi de promouvoir la récupération et le reconditionnement des pièces pour le marché de l’occasion.

Les CSR mais pas que

L’enjeu est orienté non pas vers d’autres pays ou régions en développement mais bien sur le territoire français. Objectif : permettre à des parcs éoliens de prolonger leur durée de vie quand cela est possible ; sinon développer des solutions de valorisation à haute valeur ajoutée. AD3R s’intéresse notamment avec d’autres industriels, à la fabrication de briques énergétiques à fort pouvoir calorifique. Autre piste en cours, celle des aimants permanents. Présents dans les génératrices, ils comptent entre 200 et 300 kg de matières stratégiques comme les terres rares. Aujourd’hui, la Chine fait encore la pluie et le beau temps sur les prix de ces matières mais plus pour longtemps, affirme Didier Evano. Si le cours repart à la hausse, il sera judicieux d’avoir ces matières sous la main pour les recycler. Dans le cadre de ce projet, une plateforme logistique dédiée permettrait d’isoler et stocker les aimants en vue de leur traitement. Plusieurs programmes français et européens de R&D y travaillent actuellement.

Pour l’instant, le projet de plateforme doit prouver sa fiabilité. Après une phase de benchmarking sur les pratiques au Danemark, en Espagne et en Allemagne, l’association s’apprête à dresser un état des lieux du gisement, tenant compte des éoliennes de plus de quinze ans mais aussi celles dont la durée de vie aurait pu être prolongée. « Cela devrait nous amener à la création d’une plateforme expérimentale début 2019 pour tester les process de séparation et de reconditionnement des composants ». Reste la question des pales. L’idée est de pouvoir les déposer et les découper proprement sur site avant de les transporter sur la plateforme. Une première installation est prévue près de Châlons-en-Champagne ; deux autres plateformes à terme pourraient voir le jour en Occitanie et en Pays de Loire, là où les parcs sont déjà anciens. « Il faudra étudier l’équilibre économique entre les coûts inhérents au fonctionnement de trois sites de taille moyenne et ceux liés au transport et au fonctionnement d’un seul et unique grand site ». Le projet est en partie financé par des subventions de Châlons-en-Champagne et du CRSD (Contrat de redynamisation du site de défense). Il devrait également recevoir le soutien de l’Ademe, de la région Grand-Est et de la Caisse des dépôts et consignations.

* Effiwind regroupe Arkema, Chomarat, Plastinov, Epsilon, Valorem, Rensyl, ifth, Bernard Bonnefond, I2M, Protechnic

En plus :

– Soutenu par Canoe, Arkema et Plastinov, le projet Reverplast se place dans la continuité du projet Effiwind, et vise à long terme à créer une filière de recyclage des déchets thermoplastiques acryliques en vue de les intégrer dans de nouvelles applications industrielles (automobile, éolien, photovoltaïque et nautique).

– Le projet Walid, similaire au projet Effiwind a été lancé en 2013 par un consortium de plusieurs partenaires allemands, néerlandais, britanniques, norvégiens, danois et français (Fraunhofer Institute for Chemical Technology (ICT), Windrad Engineering GmbH, Smithers Rapra, Smithers Pira Ltd, TNO Netherlands Organisation for Applied Scientific Research, PPG Industries Fibre Glass BV, NEN, Norner Research AS, Comfil ApS, Loiretech SAS et Coriolis Composites SAS). Ce projet achevé en 2017 met en œuvre la construction de pales offshore à partir de thermoplastiques renforcés fibres de verre et de carbone. Objectif : rendre les pales plus robustes, plus légères et surtout recyclables.

– L’association européenne de l’énergie éolienne, Wind Europe et le Cefic (Comité européen de l’industrie chimique) préparent le lancement d’un groupe de travail sur le thème du recyclage des éoliennes et en particulier des pales. Celui-ci pourrait aboutir à la publication de position papers susceptibles d’orienter de nouvelles réglementations européennes ou d’appels à projet dans ce secteur.

Crédit : Canoe, Kallista, Net-Wind