Le retard de la France dans le déploiement de l’énergie solaire par rapport à ses voisins européens n’empêche pas de prendre les devants sur la gestion des modules photovoltaïques usagés. Depuis 2015, plus de 20 000 tonnes de panneaux ont été collectées et recyclées à plus de 90 %. Un résultat dont se félicite la REP gérée par Soren, mais encore insuffisant. A Saint-Loubès, Envie2E travaille depuis le début de l’année sur le réemploi et le démantèlement des modules cristallins. Une première mondiale tant sur le concept que sur la technologie utilisée.

Avec 8 millions de modules photovoltaïques installés dans l’hexagone l’an dernier, soit à fin 2021, 14 GW d’installations cumulées, l’éco-organisme Soren, en charge de la filière REP, veut donner un coup d’accélérateur à cette énergie renouvelable. La dégradation de la situation géopolitique et économique montre combien le déploiement du solaire est un enjeu majeur pour répondre aux objectifs de neutralité carbone et d’autonomie énergétique. A cela s’ajoute la volonté de sensibiliser davantage les Français aux atouts des PV, entre autres celui de son recyclage. Organisée depuis 2015 dans le cadre de PV Cycle France (devenu Soren en 2021), la collecte des panneaux photovoltaïques reste encore méconnue des usagers tout comme leur valorisation matière. Pourtant, elle s’élève à plus de 20 000 tonnes depuis la création de la filière, grâce à 232 points d’apport volontaire. En 2021, 4432 tonnes ont été traitées, dont 3700 tonnes recyclées (85%). Il s’agit pour la plupart, de modules à base de silicium cristallin avec un cadre en aluminium. Les panneaux photovoltaïques en technologie CdTe (tellurure de cadmium) sont envoyés en Allemagne pour traitement. Jusqu’à présent, le procédé utilisé recourt essentiellement à du broyage après une étape de pré-démantèlement : les câbles et le boîtier de jonction sont retirés manuellement et les panneaux sont décadrés de manière semi-automatique.

Le panneau constitué d’une plaque de verre et d’un laminé est ensuite broyé. Les fractions de matières sont criblées, affinées et séparées par procédé aéraulique, courant de Foucault et densimétrique. En sortie, on obtient un mélange de plastiques, des résidus de connecteurs métalliques, du calcin (verre broyé), du sable et une infime portion d’argent. « Cette technologie permet de recycler 90 % de la masse. Mais en terme de valeur ajoutée, on n’est pas au niveau, souligne Nicolas Defrenne, directeur général de Soren. Les quelques grammes de métaux précieux (argent, cuivre) présents dans ces panneaux ne sont pas récupérés de manière optimale, alors qu’ils représentent au moins 30 % de la valeur du produit ». Même si un PV ne contient pas de terres rares, le peu qu’il renferme mériterait un autre traitement pour rentabiliser la filière et réduire l’usage des ressources. La transition énergétique fait peu à peu basculer l’ère du combustible fossile vers l’ère des métaux. Le déploiement du numérique, des data center et des énergies renouvelables en témoigne. Pour ne pas freiner la France dans sa mutation, les filières de gestion de déchets doivent se réinventer. De quelle manière ? En recyclant non plus pour produire de la quantité, mais de la qualité et au final tout mettre en œuvre pour éviter de créer des déchets.

Deux millions d’euros investis

C’est ce qu’elle s’efforce de concrétiser depuis le début de l’année 2022 avec son nouveau partenaire prestataire, Envie 2E Aquitaine. Sur le site de Saint-Loubès, autrefois dédié au démantèlement des téléviseurs à tube cathodique, l’usine Envie engagée dans l’insertion par le travail a pris un nouveau tournant. Sélectionné par Soren suite à un appel d’offres pour le traitement de qualité des panneaux photovoltaïques, le site accueille aujourd’hui une ligne de démantèlement et de réemploi. En cours de test depuis le printemps dernier, cette installation d’un montant total de deux millions d’euros, dont 400 000 euros financés par la région Nouvelle Aquitaine, va permettre au démarrage à quelque 2000 t/an de panneaux d’être valorisés autrement que par broyage. D’ici cinq ou six ans, l’objectif est d’atteindre une capacité de traitement de 6000 t/an, moyennant l’aménagement d’une seconde ligne de démantèlement. « Il s’agit d’une première mondiale, qui associe haute technologie, valeur ajoutée et valeurs sociales, insiste Nicolas Defrenne. C’est ainsi que nous voulons construire l’avenir de la filière solaire ». L’installation de Saint-Loubès doit venir compléter les capacités de traitement de deux autres sites en France à Toulouse et à Halluin dans le Nord, spécialisés dans le broyage des modules en vue de leur recyclage. Au-delà de sa technologie, le site a des atouts géographiques précieux : il est implanté dans une région engagée dans la transition énergétique et écologique à travers sa feuille de route Neo-Terra. Selon Soren, ce territoire arrive en tête des régions produisant le plus d’énergie solaire et accueille la plus grande centrale photovoltaïque d’Europe à Cestas. Enfin, la proximité avec le port de Bordeaux va permettre de réceptionner des panneaux en provenance d’Outre-mer.

Le principe des procédés utilisés ici repose tout d’abord sur la complémentarité. Lorsque les panneaux arrivent sur site, si possible non cassés, ils sont dirigés sur une ligne de contrôle visuel puis technique. Les cellules sont ainsi testées au pistolet infrarouge. L’état général est vérifié ainsi que le fonctionnement des composants, après nettoyage. Dans les lots déposés, certains panneaux peuvent en effet encore servir dès lors qu’ils affichent 80 % de capacité, après flashage. Cela concerne en moyenne 5 % du flux entrant, relativise Frédéric Seguin, directeur de Envie 2E Aquitaine, mais ce réemploi empêche de fait de transformer en déchet un produit en bon état et encourage cette pratique à terme. Sur cette ligne, Envie n’intervient pas du tout pour réparer ou remplacer un composant. S’il y a le moindre doute concernant l’état du panneau, celui-ci est directement adressé à l’installation de démantèlement en vue d’un recyclage.

Tests en cours chez Rosi Solar

Pas de broyage sur cette ligne de haute technologie. Le système est abrité derrière des vitres où l’on assiste seconde par seconde au déroulé des différentes opération de séparation. Après retrait du boîtier de jonction, les profilés en aluminium qui entourent le panneau sont décadrés. Une première étape consiste à séparer sur un centimètre la plaque de verre du laminé maintenu par de la colle. La machine de fabrication japonaise NCP, est la première fonctionnant à ce jour dans le monde. Des tests sont toujours en cours, mais d’ici la fin de l’année, l’installation sera opérationnelle. Avec sur le site, 25 personnes, des femmes essentiellement, au poste de commande, de contrôle et de manutention. Tout l’enjeu de ce délaminage à chaud est de séparer proprement et sans casse, la plaque de verre et la couche de laminé. Aujourd’hui, plusieurs débouchés sont à l’étude. Des essais sont menés chez un verrier pour étudier la dépollution du verre imprégné de colle. Des applications dans l’industrie du verre plat sont envisagées, tandis que la couche constituée de silicium, d’argent et de cuivre sera testée dans un four à pyrolyse chez Rosi Solar. Cette start-up située à Grenoble propose des solutions innovantes pour recycler et revaloriser les matières premières de l’industrie photovoltaïque. Sa première usine sera opérationnelle à la fin de l’année 2022. Les technologies utilisées vont permettre de récupérer le silicium ultra-pur et les autres métaux perdus lors de la production des cellules photovoltaïques et de la fin de vie des panneaux solaires. L’objectif est  d’extraire correctement du laminé, les fractions les plus infimes de métaux précieux qui donnent toute la valeur à la filière de recyclage des modules PV. La logistique autour de la collecte s’est beaucoup améliorée, pour limiter la casse des PV. Les installateurs sont sensibilisés ainsi que les transporteurs.

Priorité au réemploi

Le réemploi est anecdotique, mais enregistre déjà quelques demandes localement, comme la mairie de Saint-Loubès, des entreprises et des particuliers. Envie 2E se charge de revendre les panneaux photovoltaïques d’occasion à 50 % de leur prix initial, et devrait les garantir sur une période d’environ cinq ans. « C’est une réelle opportunité pour des futurs usagers qui n’ont pas forcément les moyens d’investir dans des panneaux neufs, de pouvoir accéder à ce type d’énergie renouvelable » se réjouit Nicolas Defrenne. Par ailleurs, cela peut susciter en amont de nouvelles pratiques chez les fournisseurs, qui mettent des panneaux au rebut, parce qu’ils ont juste un petit défaut mais sont tout à fait fonctionnels. Dans ce cas, Envie 2E ne néglige pas la possibilité de reprendre ces panneaux, de les tester en vue de les vendre à prix réduit. Frédéric Seguin se réjouit de voir cette activité enrichir le savoir-faire de ses salariés. Une diversification qui par ailleurs ne devrait pas se limiter à Saint-Loubès. D’autres sites du réseau Envie 2E pourraient à leur tour, traiter les modules photovoltaïques en vue de leur réemploi ou démantèlement pour recyclage, assure son président Jean-Paul Raillard.

Réduire l’impact de la filière

Nicolas Defrenne assure que cette action est un impératif stratégique. En plus d’encourager l’éco-conception pour faciliter le démantèlement, la filière doit s’assurer que les conditions techniques de réemploi soient remplies à travers des certifications, des mises en conformité et la coopération des assurances. Dans cette logique de réemploi, la filière panneaux solaires doit comme les autres REP consacrer une partie de ses recettes au fonds réemploi. Celui-ci devrait s’élever dans ce secteur à deux millions d’euros. Soren et ses adhérents metteurs en marché travaillent également en étroite collaboration pour limiter davantage l’empreinte environnementale de cette industrie. Plusieurs aspects sont étudiés : l’impact au sol avec l’installation de panneaux photovoltaïques sur des surfaces à potentiel agricole, l’impact de la production proprement dite avec l’emploi de composants électroniques, et de matières comme le verre, le silicium ou l’argent ; l’impact du traitement en fin de vie avec plusieurs solutions de réemploi et de recyclage. Selon Mathilde Marchand-Lasserre, ingénieure de recherche à Mines ParisTech, ces études d’impact passent par de la modélisation : « nous avons besoin d’élaborer des outils numériques, des calculateurs et pour ce faire, nous devons avoir aux caractéristiques techniques des produits et matériaux et accès à la donnée industrielle ». Cette transparence sur l’information est donc primordiale pour évaluer l’impact des panneaux et améliorer l’éco-conception en allégeant l’apport en silicium, le poids du verre, ou encore en réduisant le nombre de composants électriques.

Cette communication sur toute la chaîne de valeur est aussi valable entre fabricants et gestionnaires des modules en fin de vie. Lors de l’inauguration de l’installation à Saint-Loubès le 27 septembre 2022, Lucas Weiss, directeur du Voltec Solar a pu échanger avec les opérateurs d’Envie 2E et découvrir par exemple que les opérations de démantèlement étaient ralenties par la présence de vis et de silicone ; par ailleurs la mise en œuvre de modules emboîtables pourrait limiter la casse. « Ces nouvelles pratiques peuvent réduire non seulement notre impact carbone mais également nous rendre plus compétitif face à un dumping chinois néfaste pour notre industrie, souligne le constructeur. Avec au final, une maîtrise des coûts de fabrication et de consommation des matières premières ». La prise en compte globale des contraintes de fabrication, de démontage, de réemployabilité et de recyclage est essentielle pour prolonger la première vie des pièces et composants utilisés dans les énergies renouvelables. Le réemploi, bien qu’infime pour le moment, s’inscrit pleinement dans un cercle vertueux, insiste Emmanuelle Vera, chercheure au CEA Liten. Il permet d’augmenter les capacités de production en donnant accès aux usagers qui n’ont pas forcément les moyens d’investir dans des panneaux neufs. Enfin, il évite l’extraction et la consommation de nouvelles ressources. Cela va devenir une nécessité stratégique pour assurer l’autonomie énergétique et en matières premières du pays, assure Christophe Thomas chez Engie Green.

Bon à savoir :

Les modules photovoltaïques ont une durée de vie estimée de 20 à 25 ans. Mais un certain nombre de panneaux défectueux doit être remplacé chaque année. Les volumes de panneaux atteignant leur fin de vie vont donc connaître une croissance exponentielle faisant suite aux installations des deux dernières décennies. L’arrivée des premiers gros gisements de modules PV en fin de vie est prévue en Europe dès 2030 pour atteindre deux millions de tonnes autour de 2040 et 12 millions de tonnes d’ici 2050.

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