Déchets de panneaux solaires : le problème de l'élimination

Ces dernières années, les préoccupations concernant le devenir des panneaux solaires en fin de vie se sont accrues.

Les affirmations suivantes sont notamment préoccupantes :

• Le problème des panneaux solaires explosera de plein fouet dans deux ou trois décennies et polluera massivement l'environnement après la production de ces modules, car il s'agit d'une quantité immense de déchets difficiles à recycler.
• Les cellules solaires produisent par unité d'énergie 300 fois plus de déchets toxiques que les centrales nucléaires. Si les centrales solaires et nucléaires produisent la même quantité d'électricité au cours des 25 prochaines années et que les déchets sont empilés sur un terrain de football, les déchets nucléaires atteindraient la hauteur d'une tour de Pise penchée (53 mètres), tandis que les déchets solaires atteindraient la hauteur de plusieurs Mont Everest (8’848 mètres).
• Contrairement aux hypothèses antérieures des polluants tels que le plomb ou le cadmium cancérigène peuvent être presque intégralement lessivés par les eaux de pluie depuis les débris de panneaux solaires sur une période de plusieurs mois. Par ailleurs, il a été constaté que même l'eau de pluie entraîne du cadmium d'un panneau solaire intact.
• Dans des pays comme la Chine, l'Inde et le Ghana, les personnes vivant à proximité de décharges de déchets électroniques brûlent souvent les déchets pour récupérer les précieux fils de cuivre en vue de les revendre. Ce procédé nécessitant de brûler du plastique, la fumée ainsi produite contient des vapeurs toxiques qui, une fois inhalées, sont cancérigènes et tératogènes (provoquant des malformations congénitales).
• Le problème le plus important des déchets de panneaux solaires est probablement leur volume considérable. La lumière solaire étant diluée et diffuse, de grands capteurs sont nécessaires pour capter les rayons du soleil et les convertir en électricité. Ces grandes surfaces nécessitent plusieurs fois plus de matériaux (verre, métaux lourds et terres rares) que d'autres sources d'énergie.
• Pour convaincre les recycleurs de traiter davantage de panneaux solaires, il faudrait à nouveau des subventions considérables.

De nombreux consommateurs ne sont pas conscients de la toxicité des matériaux contenus dans certains panneaux ni des modes d'élimination de ces derniers.

Extraction du cuivre : les plus grandes quantités de déchets toxiques

Un seul module solaire représente environ 1 kilogramme de cuivre — et quelque 200 kilogrammes de résidus miniers. Ces résidus, appelés tailings, sont constitués de minerai finement broyé, dissous dans des acides puissants, des bases ou d'autres solvants. Ce mélange contient de grandes quantités d'arsenic, de cadmium, de mercure, de plomb et d'autres métaux lourds. Ces résidus miniers sont le plus souvent stockés, même dans les pays industrialisés, dans d'immenses bassins de décantation à ciel ouvert, et sont parfois « éliminés » directement dans des cours d'eau — majoritairement dans des pays lointains.

Selon les chiffres de l'Agence internationale de l'énergie (AIE), une voiture électrique contient environ 53 kilogrammes de cuivre — plus du double d'un véhicule à moteur thermique. Une installation solaire d'une puissance d'1 mégawatt intègre 2,8 tonnes de cuivre. Et pour une éolienne terrestre moyenne d'une puissance supposée de 3 mégawatts, il faut environ 8,7 tonnes de cuivre.

À l'échelle mondiale, le photovoltaïque génère environ 100 millions de tonnes de résidus de cuivre — par an. N'étant pas radioactifs, c'est-à-dire ne se désintégrant pas, ils demeurent toxiques pour l'éternité.

Un exemple est celui de Cerro de Pasco au Pérou, où les sources d'eau avoisinantes contiennent 3’200 fois plus de cadmium, 6’000 fois plus de fer, 200 fois plus de manganèse et 197 fois plus de zinc que les valeurs limites légales nationales. On y trouve également du plomb, de l'arsenic et du mercure. Ces polluants provoquent des cancers, des lésions rénales, une infertilité et des maladies neurologiques. Le plomb a endommagé le développement cérébral, les capacités sociales ainsi que les facultés langagières et motrices des enfants. Les activités minières contaminent leurs sources d'eau et dégradent leur qualité de vie.

Pour la grande majorité des 45 mines de cuivre qui représentent ensemble environ la moitié de la production mondiale, une étude de l'Office fédéral allemand de l'environnement a constaté un «haut potentiel de danger». Cela concerne en particulier les domaines «conditions propices aux eaux acides de mine», «formation de métaux lourds», «recours à des substances auxiliaires» (solvants toxiques) et «déchets miniers».

Les conséquences dévastatrices que peut entraîner l'extraction du cuivre sont également illustrées par l'exemple de la mine Antapaccay au Pérou. Elle appartient au géant suisse des matières premières Glencore. Des rapports des autorités péruviennes ont récemment révélé une ampleur alarmante de la pollution : dans les sols, dans les plantes et les animaux, dans l'air et dans l'eau, ils ont constaté des taux élevés de métaux lourds et de polluants. De nombreuses personnes vivant dans la région font état de maladies graves et fréquentes telles que des cancers, des lésions pulmonaires ou des anémies.

À cela s'ajoutent l'immense dépense énergétique liée à l'extraction des matières premières et à la production des installations photovoltaïques, ainsi que les multiples transports dans les chaînes d'approvisionnement des matières premières et des semi-produits à travers plusieurs continents.

L'exploitation minière du cuivre génère les plus grandes quantités de déchets toxiques sur cette planète, souligne à juste titre la NZZ. Les technologies de la transition énergétique sont tout sauf écologiques.

Recyclage : coûteux et à peine rentable

Les fabricants réduisent les coûts de production des modules solaires en diminuant la teneur en argent de leurs modules. Bien que l'argent ne représente qu'une infime fraction de la masse d'un module solaire, il contribue à environ 47 pour cent de sa valeur, ce qui réduit l'incitation des recycleurs à recycler un module. L'argent a une valeur nettement supérieure à celle des autres composants recyclables tels que l'aluminium, le cuivre, le silicium et le verre. Les fabricants peuvent réduire la teneur en argent en le remplaçant, grâce aux technologies d'impression à jet d'encre et sérigraphique, par une combinaison de cuivre, de nickel et d'aluminium. Ils misent en outre sur des techniques de fabrication plus intelligentes permettant de définir avec plus de précision la quantité minimale d'argent requise. La diminution de la teneur en argent rend le recyclage plus difficile d'un point de vue de la valeur, car moins d'argent peut être récupéré à partir des modules.

Les cellules solaires, dont la durée de vie est de 20 à 30 ans, perdent en productivité avec le temps. L'Agence internationale pour les énergies renouvelables avait déjà estimé que fin 2016, environ 250’000 tonnes de déchets de modules solaires étaient générées dans le monde, et que ce chiffre augmentera certainement encore de manière massive. Les modules solaires peuvent notamment contenir du plomb ou du cadmium ainsi que d'autres produits chimiques toxiques qui ne peuvent être éliminés sans démonter l'ensemble du module.

Crise mondiale d'élimination des déchets : de l'Europe à l'Asie

En Europe, les fabricants de modules solaires sont tenus de collecter et d'éliminer les déchets solaires en fin de vie. La plupart des modules sont cependant produits en Chine et importés. Les modules solaires chinois ont un bilan environnemental désastreux.

En Suisse, une taxe anticipée de recyclage est prélevée sur les installations solaires, et les déchets spéciaux sont ensuite recyclés en France ou en Allemagne. Selon la Deutsche Umwelthilfe, l'Allemagne devrait produire environ un million de tonnes de déchets solaires d'ici 2030. Malgré cette législation, le taux de recyclage des modules photovoltaïques dans l'UE n'est pas meilleur qu'aux États-Unis — il se situe autour de 10 %.

L'aluminium des cadres et le cuivre des câbles sont recyclés en Allemagne. Le verre est mélangé à d'autres composants, mais n'est transformé qu'en laine de verre, qui ne pourra plus être recyclée par la suite. Cela s'explique notamment par le fait que le verre issu des panneaux est de qualité relativement médiocre. Il ne peut pas être utilisé dans des applications nécessitant du verre de haute qualité, comme la production de nouveaux modules solaires.

Selon le gouvernement britannique, il existe également au Royaume-Uni des dizaines de millions de modules solaires. Mais l'infrastructure spécialisée nécessaire à leur démantèlement et à leur recyclage fait défaut.

L'Australie est l'un des pays affichant le taux d'utilisation de l'énergie solaire en toiture le plus élevé au monde. Actuellement, presque tous les modules solaires défectueux ou en fin de vie finissent dans des décharges.

En novembre 2016, le ministère japonais de l'Environnement a publié un avertissement indiquant que la quantité de déchets de panneaux solaires produite annuellement au Japon passerait probablement de 10’000 à 800’000 tonnes d'ici 2040, et que le pays ne dispose d'aucun plan pour une élimination sûre. Selon un rapport publié, il faudrait 19 ans à Toshiba Environmental Solutions pour recycler l'intégralité des déchets solaires produits par le Japon jusqu'en 2020. D'ici 2034, le volume annuel de déchets sera 70 à 80 fois supérieur à celui de 2020.

La Chine dispose de plus de centrales solaires que tout autre pays, exploite environ deux fois plus de panneaux solaires que les États-Unis, et ne dispose elle non plus d'aucun plan global ou durable pour l'élimination des anciens panneaux. Les experts chinois et japonais s'accordent à dire que lorsqu'une installation de recyclage respecte scrupuleusement chaque étape selon les règles en vigueur, ses produits finis peuvent finir par coûter plus cher que de nouvelles matières premières.

Non seulement dans la plupart des États américains, les panneaux solaires sont classés comme matières dangereuses. La majeure partie des panneaux est basée sur du silicium cristallin ; les panneaux plus anciens peuvent contenir du plomb. Les cellules solaires à couche mince contiennent du cadmium et du sélénium.

L'élimination des modules solaires dans des décharges ordinaires n'est pas recommandée, car les modules peuvent se briser et des substances toxiques peuvent pénétrer dans le sol, ce qui peut entraîner, entre autres, des problèmes avec l'eau potable. Les modules solaires peuvent être recyclés, mais les coûts de recyclage sont généralement plus élevés que la valeur économique des matériaux récupérés. Les modules solaires usagés sont également vendus à des pays en développement qui souhaitent les acquérir à un prix avantageux malgré leur capacité réduite à produire de l'énergie.

Le recyclage des panneaux solaires ne serait guère rentable, voire pas du tout, déclare AJ Orben, vice-président de la société « We Recycle Solar », dont le siège est en Arizona. Chaque panneau permettrait de récupérer des matières premières pour environ deux à quatre dollars, la main-d'œuvre représentant le coût le plus élevé. Selon le National Renewable Energy Lab américain, cité par la «LA Times», il en coûte 20 à 30 dollars pour recycler un panneau et un à deux dollars pour l'apporter en décharge.

Il existe des entreprises qui se présentent comme des « recycleurs de modules solaires », mais qui vendent en réalité les modules sur des marchés secondaires dans des pays disposant de systèmes de gestion des déchets moins développés, le Ghana, le Nigeria, le Vietnam, le Bangladesh, le Pakistan et l'Inde étant les principales destinations des déchets électroniques.

Trifluorure d'azote et pollution des sols

Un autre problème : Selon certaines données, la fabrication de modules solaires augmente considérablement les émissions de trifluorure d'azote (NF3), qui agit comme gaz à effet de serre sur une période de 100 ans avec une puissance 19’700 fois supérieure à celle du dioxyde de carbone. Un kilogramme de trifluorure d'azote réchauffe donc le climat 19’700 fois plus qu'un kilogramme de dioxyde de carbone. Les émissions de NF3 ont été multipliées par mille au cours des 25 dernières années. À titre de comparaison, les émissions de dioxyde de carbone des États-Unis ont augmenté d'environ 5 % au cours de la même période.

Alors que les centrales nucléaires peuvent fonctionner sans problème pendant 50 ou 60 ans, les panneaux solaires ont une durée de vie plus courte (20 à 30 ans), de sorte que leur élimination deviendra également un problème énorme dans les prochaines décennies. Alors que les déchets nucléaires sont stockés dans de lourds fûts et surveillés régulièrement, très peu a été fait pour l'élimination des déchets solaires. En dehors de l'Europe, les déchets solaires finissent généralement dans un important flux de déchets électroniques.

Les matériaux et produits chimiques dangereux qui sont déjà générés lors de la construction des installations, tels que le plomb, l'arsenic, le mercure ou le cadmium, ne sont pas recyclables et causent des dommages durables à l'environnement.

Étant donné que les panneaux solaires sont des objets artificiels, ils ont un impact sur le cycle naturel. Des milliards de panneaux solaires chauffent de manière incroyable et atteignent facilement 80 degrés ; la chaleur dégagée à grande échelle dans l'environnement est massive. Si l'on pense également aux gigantesques installations prévues en haute montagne, c'est-à-dire à proximité des glaciers, chacune contribuera à faire disparaître les dernières réserves de glace.

Les surfaces sombres des panneaux solaires absorbent la majeure partie de la lumière et de la chaleur qui les atteignent. Cependant, seulement environ 15 % de l'énergie entrante est convertie en électricité. Le reste est dissipé sous forme de chaleur dans l'environnement. Certains panneaux solaires peuvent brûler les insectes et les plumes des oiseaux qui passent à proximité.

Lorsque des cellules solaires ont été installées sur un champ, il est peu probable que celui-ci redevienne une terre agricole, car il peut être fortement contaminé par l'infrastructure et les panneaux. L'infrastructure enfouie dans le sol pour soutenir les panneaux, le béton et le métal galvanisé sur lequel reposent ces équipements, laisse s'infiltrer du zinc dans le sol. Le métal galvanisé sous la surface peut entraîner des taux élevés de zinc dans les échantillons de sol. Le zinc est peut-être un micronutriment essentiel, mais lorsque trop de zinc s'infiltre dans le sol, il n'existe aucun moyen de l'en extraire.

Conclusion : Pas aussi vert qu'on le pensait

L'énergie solaire photovoltaïque n'est pas aussi écologique ou durable que beaucoup le croient. Outre le fait qu'il s'agit d'une source d'énergie intermittente et qu'elle est plus coûteuse que les technologies conventionnelles, il existe de sérieux problèmes d'élimination des déchets que peu de pays s'attaquent. Neuf panneaux sur dix sont jetés sans précaution, estime l'Agence internationale pour les énergies renouvelables (Irena).

La fabrication de panneaux solaires consomme en outre le plus de matériaux et de ressources tels que le ciment, le verre, le plastique, le carburant, l'acier, l'aluminium, le cuivre, les produits chimiques et autres. Plus que l'hydroélectricité, les éoliennes, la géothermie ou les centrales nucléaires (dans cet ordre).

Qu'est-ce qui est plus respectueux de l'environnement et du climat : l'énergie solaire ou l'énergie nucléaire ? Bien sûr le soleil, diront la plupart. C'est faux – du moins si l'on tient compte des émissions de CO₂. À cet égard, les centrales nucléaires s'en sortent mieux.

Les panneaux solaires, y compris leurs extensions toxiques telles que les onduleurs, les batteries, etc., donnent non seulement une piètre image sur le plan économique et écologique au niveau technologique actuel. L'énergie solaire n'est rien de plus qu'une autre forme de spéculation qui dévore des quantités de terres.

Les installations solaires à l'échelle nécessaire pour alimenter les réseaux électriques sont colossales et transforment des paysages idylliques en paysages industriels de métal et de verre entourés de clôtures de sécurité. Ces vastes installations peuvent tout modifier, de l'ensoleillement aux températures de surface, ce qui peut avoir des répercussions énormes et inattendues sur les plantes, les animaux et les êtres humains, et transformer profondément une région.

Les terrains des installations photovoltaïques sont clôturés pour des raisons d'assurance (protection contre le vandalisme et le vol, ou à des fins d'élevage). Cela crée ainsi dans les espaces naturels de nouvelles barrières qui restreignent également l'habitat des animaux sauvages .

Les forêts et leurs lisières constituent des habitats indispensables pour la faune sauvage dans notre paysage culturel déjà intensément exploité. Pour des raisons de protection des espèces et de la nature, afin de ne pas entraver les migrations et les échanges génétiques entre individus, elles doivent être préservées des installations solaires sans aucune exception, exige l'IG Wild beim Wild.

Le gouvernement français prévoit la construction de 14 nouveaux réacteurs nucléaires de nouvelle génération d'ici 2050, certains à proximité de la frontière suisse. En Finlande se trouve le réacteur EPR le plus puissant d'Europe. Cela peut aussi constituer une version durable de la transition énergétique — plus de puissance, une sécurité accrue et moins de dégradation des paysages. L'essentiel pour les Verts en Finlande est un «arrêt de la crise climatique», et à cet égard «nous ne pouvons pas nous passer entièrement de l'énergie nucléaire». L'énergie nucléaire fournit de l'électricité de manière constante, notamment en hiver. Si la Suisse disposait par exemple d'ici 2050 de deux nouveaux réacteurs EPR de la taille de Leibstadt, elle pourrait couvrir largement ses besoins par elle-même. Des centrales alibis qui défigurent des paysages naturels uniques et torpillent encore davantage la protection des espèces deviendraient superflues.

Pour la Suisse, deux nouvelles grandes centrales nucléaires suffisent. La chercheuse en nucléaire Annalisa Manera sur la construction de centrales nucléaires, sur les microréacteurs et sur ce qui devrait changer en Suisse.

Une entreprise suisse développe une centrale nucléaire fonctionnant sans uranium — et qui détruit les déchets des anciens réacteurs. Maurice Bourquin, ancien recteur de l'Université de Genève et ex-président du Conseil du CERN, exige : le Conseil fédéral doit examiner le projet malgré l'interdiction du nucléaire.

Selon des experts des installations solaires montées sur des bâtiments et sur des toitures pourraient produire environ 67 térawattheures d'électricité par an, ce qui dépasserait la consommation annuelle actuelle d'électricité de la Suisse, soit près de 60 térawattheures.