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Projet abouti

Ecotechnologies/environnementEnergieRecyclage

Voltarec : le recyclage intégral de panneaux photovoltaïques

Tenerrdis, 

Copyright : Photowatt

Identifier les possibilités de valorisation des différents composants d’un panneau photovoltaïque, démanteler mécaniquement les panneaux pour en extraire le verre, les polymères et les métaux, récupérer l’argent, l’étain, le cuivre et le silicium en vue de leur recyclage.

Le projet a été labellisé par le pôle Tenerrdis. Il a bénéficié d’une subvention dans le cadre du 5e appel à projets du Fonds unique interministériel (FUI).

Le contexte

D’ici 2025, ce sont environ 30 000 tonnes de déchets émanant de produits photovoltaïques qu’il faudra traiter, sans compter tous les résidus de fabrication (panneaux rejetés lors du contrôle de la qualité, panneaux endommagés). Actuellement, les producteurs de panneaux photovoltaïques n’ont pas d’obligation de retraiter et recycler les panneaux en fin de vie. Mais cette filière relèvera en 2018 de la directive européenne sur les déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE). Celle-ci imposera aux producteurs la collecte des panneaux en fin de vie en vue de leur recyclage.

Les objectifs

Le projet Voltarec envisageait d’apporter une solution industrielle et pérenne aux producteurs de panneaux photovoltaïques à base de silicium. Il visait à développer une solution pré-industrielle pour le recyclage intégral de ces panneaux photovoltaïques en vue de valoriser les composants dans de nouvelles filières. Au plan économique, la mise en place d’une telle offre permettrait d’accéder à des matières premières stratégiques moins coûteuses telles qu’argent, silicium, cuivre, étain, tout en minimisant les impacts environnementaux en fin de vie. Au final, le projet permettra d’améliorer  fortement les bilans énergétiques et environnementaux de la filière photovoltaïque.

Les partenaires  

  • Recupyl (PME), porteur du projet, est spécialisée dans le recyclage et le traitement de produits en fin de vie (batteries, écrans plats, etc). Elle a mis au point des procédés brevetés mondialement, basés sur des techniques d’hydrométallurgie.  
  • Arkema est un acteur majeur dans la chimie du fluor, des polymères fluorés et des EVA, résines (éthylène vinyle acétate) qui composent la face arrière des panneaux photovoltaïques.  
  • Le CEA a permis l’accès à des moyens importants de caractérisation ainsi que la qualification des matériaux aptes à être utilisés dans les différentes filières émergentes.  
  • Le CMTC est un consortium au sein de l’Institut national polytechnique de Grenoble. Il regroupe en Rhône-Alpes la plus importante concentration de techniques d’analyse permettant la caractérisation des matériaux  
  • Photowatt, fabricant de panneaux photovoltaïques en Isère, connait  la nature et les spécifications des matériaux mis en jeu, ainsi que l’accès au cahier des charges pour la réincorporation de ces matériaux dans le circuit de production des panneaux.  

Le département Maîtrise des matériaux de l’Agence régionale du développement et de l’innovation Rhône-Alpes a apporté son aide pour la recherche de nouvelles filières de valorisation des matériaux issus du recyclage des panneaux.

Premières retombées  

  •  Les produits, prototypes, démonstrateurs issus des travaux de R&D. Le projet a permis de :
    • Décrire qualitativement et quantitativement la composition d’un panneau photovoltaïque « standard » de Photowatt. Ce bilan massique a conduit à l’identification des différentes voies de valorisation pour les différents composants d’un panneau.
    • Démanteler mécaniquement des panneaux photovoltaïques produits par le constructeur français Photowatt et d’autres fabricants et optimiser la séparation du verre, du silicium, des polymères et des métaux en vue de leur valorisation. Une ligne pilote permettant de démanteler un panneau photovoltaïque a été mise au point. Elle démantèle 10 panneaux/heure. Elle est capable de récupérer 3 fractions : le verre, les polymères et une fraction fine contenant du verre, des fibres de polymère et les métaux.
    • Récupérer des métaux valorisables à forte valeur comme l’argent, l’étain, le cuivre et le silicium par différents traitements chimiques utilisant des liquides ioniques issus de la chimie verte, non polluants et réutilisables. Les tests réalisés se sont avérés concluants, puisque 75% des métaux présents dans un panneau photovoltaïque ont pu être extraits chimiquement.

    Coupe transversale d'un panneau photovoltaïque. © CMTC

    La ligne pilote pour le démentèlement mécanique. © Recupyl 

    L'étape de broyage d'un panneau photovoltaïque. © Recupyl

  • Les perspectives du projet. Le projet se poursuit dans deux voies :
    • l'optimisation et l'industrialisation de la phase de traitement chimique et passer ainsi à l’échelle d’un démonstrateur l’ensemble de la chaine de recyclage.
    • la poursuite de la caractérisation des métaux extraits afin de les diriger vers des filières de recyclage directes (en complément du silicium cristallin pur pour le marché du photovoltaïque) ou indirectes comme précurseurs d’autres filières. Dans 6 ans, les fabricants de panneaux photovoltaïques auront pour obligation de collecter les panneaux hors d’usage puisque leurs produits feront partis de la Directive DEEE. Recupyl espère ainsi être prêt pour la construction d’unités de recyclage répartis en Europe, comme c’est déjà le cas avec les unités de recyclage d’écrans plats ou de batteries.
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Les pôles de compétitivité
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