solarcycle : quand les panneaux photovoltaïques redeviennent des matières premières par claudel...
DESCRIPTION
Pour la préservation de nos ressources non-renouvelables, le projet SOLARCYCLE vise à la mise au point d’une technologie générique de recyclage applicable à tous les types de panneaux photovoltaïques à base de silicium. Il s’agit d’établir des protocoles de démantèlement et de tri des fractions qui minimisent la perte des matières dont des métaux rares (cuivre, argent) et maximisent les possibilités de réutilisation de celles-ci avec la plus haute valeur ajoutée. Le projet SOLARCYCLE, débuté en septembre 2012, est issu d’un appel à proposition du Pôle MecaTech dans le cadre du "Plan Marshall 2.Vert". Il est le fruit de la collaboration entre deux groupes de recherche universitaires (ULg-GREENMAT et ULB-4MAT) et deux PME wallonnes (RECMA scrl-sf et COMET TRAITEMENT S.A.) déjà actives dans le secteur du recyclage.TRANSCRIPT
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Mercredi 5 novembre
SOLARCYCLE : quand les panneaux photovoltaïques redeviennent des matières premières
Claudel GUITARD, RECMA
Audrey SCHRIJNEMAKERS, ULg – GREEnMat
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Avec le soutien de :
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Quand les panneaux photovoltaïques redeviennent des matières premières
1"
Claudel'Guitard,'directrice'RECMA'Audrey'Schrijnemakers,'chercheuse'Post'Doc'GREEnMat'
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Plan
I – Contexte • Energie solaire et technologies photovoltaïques • Marché • Fin de vie UPV : causes • Problématique des déchets UPV
II – SOLARCYCLE
2"
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Le soleil : une source d’énergie abondante
3"
Contexte
25'000'TW'
900'TW' 870'–'4000'TW'
240'TW' 240'TW'90'TW'
ConsommaGon'mondiale'annuelle'19'TW'M."Hosa+e,"Techniques"de"l’Ingénieur,"2012"
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Le photovoltaïque : différentes technologies
4"
Génération 1 Génération 2 Génération 3
Cellule de silicium • Monocristallin • Polycristallin
Films minces • Silicium amorphe • CIGS • CdTe
Commercialisées
DSSCs Cellules solaires à colorants
Développement
Contexte
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L’Europe : leader mondial de l’installation PV
5"
Contexte
Epia,"Global"Market"Outlook"for"Photovoltaics"2014I2018"
Plus"de"81"000"MW"installés"en"Europe"
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L’Allemagne : leader européen de l’installation PV
6"
Contexte
Epia,"Global"Market"Outlook"for"Photovoltaics"2014I2018"
43"371"MW"installés"en"Belgique,"Allemagne"et"en"France""(plus"de"4"GT"de"matériel"PV)"
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Durée de vie
7"
Fin de vie ? Performance (20 ans) = 80 % '
Contexte
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Vieillissement
8"
Vitre dépolie
Encapsulant jauni
Anti reflet dégradé
Contexte
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Vieillissement
9"
Décollement backsheet
Décollement encapsulant
Délamination
Fluage du cadre
Contexte
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Dégâts
10"
Point chaud
Contexte
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Dégâts
11"
Vent
Grêle
Contexte
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Défauts invisibles
12"
Manutention Transport
Placement
Contexte
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Défauts invisibles
13"
Fissures' Fissures''+'zones'inacGves'
Electroluminescence
Dégradation accélérée des performances
Contexte
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Déchets PV : une réalité de demain
14"Cérès,"S."Bilimoria"et"N."Defrenne,"Mai"2013"
0"
250000"
500000"
750000"
1000000"
1250000"
1500000"
1750000"
2000000"
2250000"
2018" 2019" 2020" 2021" 2022" 2023" 2024" 2025" 2026" 2027" 2028"
Tonn
age'an
nuel'de'dé
chets'
Temps'
Belgique"
France"
Allemagne"
Total"Europe"
Contexte
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Que faire de ces déchets ?
15"
Extension directive D3E
Obligation de collecte et recyclage
Contexte
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Directive européenne
16"
Contexte
07/2012
02/2014
D3E'Entrée'en'vigueur'
D3E'TransposiGon'Droit'naGonal' Belgique en cours
UPV = déchets électroniques = déchets dangereux = nouvelle catégorie de déchets ?
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17"
Contexte
07/2012
02/2014
D3E"Entrée"en"vigueur"
08/2015 D3E"Transposi[on"Droit"na[onal"
Collecte'Recyclage'
65 % collectés 85 % recyclés
Directive européenne
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18"
Contexte
07/2012
02/2014
D3E"Entrée"en"vigueur"
08/2015 D3E"Transposi[on"Droit"na[onal"
2019
80'%'recyclés'85'%'valorisés'
Collecte"Recyclage"
Directive européenne
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Plan
I – Contexte
II – SOLARCYCLE
• Objectifs • Partenaires • Avancées
19"
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Technologie de démantèlement, extraction et purification des matières
rares contenues dans les panneaux photovoltaïques en fin de vie
20"
01/09/2012S31/08/2016'
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Objectifs
21"
SOLARCYCLE
• Organisation d’un centre de regroupement des panneaux photovoltaïques en fin de vie.
• Développement de procédés de démantèlement et de désencapsulation des matières contenues dans les panneaux.
• Elaboration de procédés de raffinage et de purification d e s m a t é r i a u x r é c u p é r é s e n v u e d e l e u r commercialisation dans les circuits de production à haute valeur ajoutée.
• Dimensionnement d’un pilote industriel.
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Les partenaires
22"
SOLARCYCLE
Comet'Traitements'
ULB'–'4MAT' ULg'–'GREENMAT'"
Recma'
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SOLARCYCLE
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Recma Groupe
24"
SOLARCYCLE
• PME créée en Janvier 1999 • Entreprise privée à finalité sociale agréée comme entreprise d’insertion par la Région Wallonne
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25"
SOLARCYCLE
– Recyclage de déchets ménagers et industriels – Nettoyage industriel – Parcs et Jardins – Gestion d’un centre d’affaires (CAESOC).
Recma Groupe
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26"
SOLARCYCLE
• Contribution au projet : – Elaboration et perfectionnement des techniques de traitement des déchets photovoltaïques. – Coordination du projet.
Recma Groupe
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Comet Traitements
27"
SOLARCYCLE
• Membre du groupe Comet • PME créée en 2002 • Active dans plusieurs secteurs:
– Traitement, valorisation et recyclage des déchets de broyage industriels et ménagers – Développement de procédures de recyclage des déchets et optimisation des chaînes de traitement des déchets
• Contribution au projet: – Elaboration et perfectionnement des techniques de traitement des déchets photovoltaïques.
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ULB – 4MAT
28"
SOLARCYCLE
• Thèmes principaux de recherche: • Synthèse et caractérisation des
matériaux. • Etude des effets structure-propriétés
des matériaux. • Etude des impacts
environnementaux.
• Contribution au projet: • Caractérisation des matériaux avant et
après traitement. • Evaluation environnementale du
processus de traitement.
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ULg - GREEnMat
29"
SOLARCYCLE
• Champs d’expertise • Synthèse d’oxyde de métaux de transition
(poudres, films minces ou épais) • Caractérisation structurale et microstructurale • Stabilisation des suspensions • Optimisation des traitements thermiques • Caractérisation des matériaux granulaires
www.greenmat.ulg.ac.be'
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30"
SOLARCYCLE
• Thèmes principaux de recherche • Matériaux pour la production/stockage et le
management de la consommation en énergie • Matériaux fonctionnalisés (verre, acier) • Films nanostructurés et/ou mésoporeux • Solutions pour la production, le transport et le stockage de matériaux granulaires • Expertise micro analytique dans le cadre du
contrôle de la qualité de l’air et des sols • Recyclage et valorisation des sous- produits • …
ULg - GREEnMat
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31"
SOLARCYCLE
• Contribution au projet • Optimisation des procédés de
démantèlement secondaire • Caractérisation des fractions matières • Revalorisation du silicium
ULg - GREEnMat
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Cartographie des UPV collectées
32"
SOLARCYCLE
Prédominance des panneaux de génération 1
UPV"collectés"en"Belgique"
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33"
SOLARCYCLE
Cartographie des UPV collectées
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Composition des panneaux photovoltaïques génération 1
34"
SOLARCYCLE
Boite'de'joncGon'(2%)'
Cadre'Aluminium'(16%)'Joint'
Verre'(65%)'EVA'(11%)'
Cellule'silicium'+'métaux'(5%)'
Tedlar'(1%)'
Cadre'Aluminium,'16%'
BoiGer'de'connexion,'2%'
Verre,'65%'
Organiques,'11%'
Silicium,'5%'Autres,'1%'
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Processus de recyclage
35"
SOLARCYCLE
Déchets'UPV/Collecte'
Démantèlement'primaire'
Démantèlement'secondaire'
UPV'faiblement'endommagés'
UPV'seconde'main'
UPV'fortement'endommagés'
SéparaGon'des'matériaux'
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Démantèlement primaire
36"
SOLARCYCLE
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Revalorisation des fractions
37"
SOLARCYCLE
Aluminium
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38"
SOLARCYCLE
Câbles et boîte de jonction
Cycle'des'métaux'
Métaux'
Transport'
Centre'de'tri'
Tri'sélecGf'
Usine'métallurgique'
FabricaGon''et'distribuGon'
ConsommaGon'par'les'ménages'
Autres'déchets'
Revalorisation des fractions
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39"
SOLARCYCLE
Câbles et boîte de jonction
Cycle'des'plasGques'
Revalorisation des fractions
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Démantèlement secondaire
40"
SOLARCYCLE
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41"
SOLARCYCLE
Critères de pureté requis Métaux non ferreux 0 g/T Sérigraphies PbO 0 g/T
Verre
Filière de production du verre flotté
Revalorisation des fractions
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42"
SOLARCYCLE
Cu'(%)' Ag'(%)' Sn'(%)' Pb'(%)' Sb'(%)'
0,003" LD" LD" 0,001" 0,2"
Verre
Incompatibilité
Revalorisation des fractions
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43"
SOLARCYCLE
Connecteurs inter cellules
Cycle'des'métaux'
Métaux'
Transport'
Centre'de'tri'
Tri'sélecGf'
Usine'métallurgique'
FabricaGon''et'distribuGon'
ConsommaGon'par'les'ménages'
Autres'déchets'
Revalorisation des fractions
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44"
SOLARCYCLE
Fragments cellules
Poudre Si + métaux
Lixiviation des métaux
Poudre Ag
Poudre Cu
Revalorisation des fractions
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45"
SOLARCYCLE
Fragments cellules (Si + métaux)
Al'%' Cu'%' Ag'%' Sn''%' Pb'%'
A' 1" 0,07" 0,07" 0,0006" 0,009"
B' 0,09" 0,03" 0,2" 0,1" 0,007"
C' 0,04" 0,002" 0,06" 0,004" 0,001"
Non
trai
té
Lix
ivié
Optimisation raffinage
Valorisation Si
Revalorisation des fractions
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SOLARCYCLE : économie sociale
46"
SOLARCYCLE
• Aide à l’embauche de personnes qualifiées et peu qualifiées
• Redynamisation industrielle du bassin liégeois
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SOLARCYCLE : économie circulaire
47"
SOLARCYCLE
• Collecte : 500 km autour de Liège
• Taux de revalorisation supérieur à 95%
• Revalorisation des matériaux dans des filières à haute valeur ajoutée ⇒ pureté des matériaux raffinés
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Merci pour votre attention
48"