L'énergie éolienne en transition : le recyclage, une opportunité plutôt qu'un problème – Que deviennent réellement les éoliennes après leur mise à l'arrêt ? – Image : Xpert.Digital
De l'éolienne au terrain de jeu : la seconde carrière ingénieuse des vieilles pales de rotor
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Cette question préoccupe aussi bien les partisans que les détracteurs de l'énergie éolienne. Après environ 20 à 25 ans, les éoliennes atteignent la fin de leur durée de vie économique. Le recyclage de la plupart des composants est déjà simple : l'acier, le cuivre et le béton peuvent être recyclés selon des méthodes éprouvées. Le principal défi réside dans les pales du rotor, constituées de matériaux composites difficiles à séparer.
Combien de pales de rotor doivent être recyclées en Allemagne ?
L'Allemagne est confrontée à une importante vague de démantèlement. Fin 2020/2021, la subvention EEG de 20 ans pour environ 5 200 éoliennes a pris fin, et 8 000 autres éoliennes suivront d'ici fin 2025. Selon les estimations du secteur, environ 25 000 pales de rotor devront être démantelées d'ici 2030, ce qui correspond à environ 400 000 tonnes de matériaux.
Ces matériaux sont principalement constitués de plastique renforcé de fibres de verre (PRV), un matériau composite durable mais complexe. Les pales du rotor ne représentent qu'environ 5 % du poids total d'une éolienne, tandis que jusqu'à 90 % des autres composants sont déjà recyclables dans les filières de recyclage établies.
Quels procédés de recyclage spécifiques existent déjà ?
L'industrie a développé quatre principales voies de recyclage, dont certaines sont déjà établies industriellement :
Le procédé mécano-thermique utilise les cimenteries comme sites de recyclage. Des entreprises comme Holcim ont déjà mis en œuvre des concepts efficaces. Les pales du rotor sont d'abord broyées, les fibres de verre remplacent les granulats et les composants résineux fournissent l'énergie nécessaire à la production de ciment. Cette méthode est déjà industrialisable et économiquement viable.
La cimenterie Holcim GmbH de Lägerdorf, dans le Schleswig-Holstein, a récemment recyclé des pales d'éoliennes broyées comme combustible de substitution. Ce procédé de recyclage thermique permet de réduire les émissions de CO2 en remplaçant les combustibles fossiles. L'utilisation de 1 000 tonnes de PRV recyclé permet d'économiser jusqu'à 450 tonnes de charbon, 200 tonnes de craie et 200 tonnes de sable.
Comment fonctionne le recyclage chimique des pales de rotor ?
Les procédés de recyclage chimique tels que la pyrolyse et la solvolyse sont encore en développement, mais présentent un potentiel prometteur. Ces procédés séparent les composites en leurs composants de base, permettant ainsi le recyclage des fibres de verre et des résines.
La pyrolyse est particulièrement adaptée à la séparation des fibres des matrices plastiques thermodurcissables. Les structures composites à parois épaisses des pales de rotor sont traitées à haute température en atmosphère inerte. Les fibres récupérées peuvent être réutilisées industriellement après un traitement approprié.
Le projet de recherche RE_SORT développe de nouvelles technologies de pyrolyse spécifiquement conçues pour les structures composites à fibres épaisses, dont l'épaisseur peut atteindre 150 mm, comme celles des pales de rotor. Outre les fibres recyclées, les huiles et gaz de pyrolyse obtenus peuvent également être recyclés industriellement.
Que signifie la conception en vue du recyclage pour les pales de rotor modernes ?
L'industrie éolienne travaille déjà sur des pales de rotor entièrement recyclables pour les futures turbines. Siemens Gamesa a développé une solution appelée RecyclableBlade, disponible sur le marché depuis 2022.
Ces lames recyclables utilisent une technologie de résine spéciale qui permet le recyclage complet des matériaux en fin de vie. Immergée dans une solution acide douce, la résine se dissout à haute température, permettant ainsi la séparation des fibres de verre, de la résine, du bois et du métal, et leur réutilisation dans d'autres industries.
Le premier projet commercial offshore utilisant ces pales de rotor recyclables a été mis en œuvre dans le parc éolien allemand de Kaskasi en 2022. RWE, en tant qu'opérateur, utilise désormais également 132 RecyclableBlades pour le projet Sofia.
Quel rôle joue Vestas dans l’économie circulaire ?
Vestas poursuit une approche systématique avec pour objectif des turbines sans déchets d'ici 2040. L'entreprise travaille sur deux initiatives parallèles : DecomBlades pour les pales de rotor existantes et CETEC pour les futures solutions d'économie circulaire.
Le projet CETEC (Économie circulaire pour les composites époxy thermodurcissables) développe une méthode de recyclage chimique qui décompose les résines époxy en leurs composants de base. Ceux-ci peuvent ensuite être réutilisés dans la fabrication de nouvelles pales de rotor, créant ainsi un système entièrement circulaire.
Les turbines Vestas sont actuellement recyclables à 85 %. La recyclabilité des pales devrait atteindre 50 % d'ici 2025 et 100 % d'ici 2030.
Quelles sont les approches créatives d’upcycling ?
Outre les procédés de recyclage industriel, des projets innovants de surcyclage voient le jour, permettant de transformer directement les pales de rotor usagées en de nouvelles applications. L'entreprise néerlandaise BladeMade transforme des pales de rotor en mobilier urbain, aires de jeux, abribus et projets d'infrastructure.
Ces applications exploitent les propriétés particulières des pales de rotor : elles sont extrêmement durables, résistantes aux intempéries, anti-vandalisme et présentent un design unique. Une pale de rotor peut être découpée en segments pour diverses applications : la section la plus résistante sert de structure porteuse, la pointe de banc et les sections arrondies de jardinières.
Par exemple, 200 pales de rotor peuvent servir à construire un mur antibruit d'un kilomètre de long. Ces projets permettent de réduire les émissions de CO2 jusqu'à 90 % par rapport aux matériaux conventionnels et confèrent aux pales une seconde vie de 50 à 100 ans.
Quelle quantité de matière est réellement perdue par abrasion ?
L'usure des pales de rotor est un sujet fréquemment abordé, mais ses dimensions sont maîtrisables. Selon Fraunhofer IWES, l'érosion entraîne une perte de matière d'environ 0,1 à 5 kg par pale et par an, selon l'emplacement, le revêtement et la charge du vent.
Ces valeurs sont comparables à celles d'autres systèmes techniques : un pneu de camion perd environ 2 kg de matériau pour 10 000 km de parcours. Les installations offshore sont soumises à des réglementations environnementales particulièrement strictes, exigeant une documentation et des inspections régulières.
Fraunhofer IWES développe des méthodes de test pour évaluer divers systèmes de revêtement et travaille sur des films et des revêtements optimisés pour minimiser les pertes liées à l'érosion tout en améliorant simultanément les propriétés aérodynamiques.
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Au cœur de cette avancée technologique se trouve l'abandon délibéré de la fixation par serrage traditionnelle, standard depuis des décennies. Le nouveau système de montage, plus rapide et plus économique, répond à ce besoin grâce à un concept fondamentalement différent et plus intelligent. Au lieu de fixer les modules à des points précis, ils sont insérés dans un rail de support continu de forme spéciale et maintenus solidement. Cette conception garantit une répartition uniforme de toutes les forces, qu'il s'agisse des charges statiques dues à la neige ou des charges dynamiques dues au vent, sur toute la longueur du cadre du module.
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Pourquoi l'Allemagne est un leader mondial du recyclage de l'énergie éolienne
Quelles normes et standards régulent le recyclage de l’énergie éolienne ?
Avec la norme DIN SPEC 4866, l'industrie a créé pour la première fois une norme uniforme pour le démantèlement et le recyclage durables des éoliennes. Élaborée en 2020 par 25 experts issus de l'industrie, du monde universitaire et d'organismes gouvernementaux, cette spécification définit les exigences applicables à l'ensemble du processus de démantèlement.
RDRWind eV (Association industrielle pour la rénovation, le démantèlement et le recyclage des éoliennes) est à l'origine de cette norme et travaille actuellement à l'élaboration d'une norme DIN complète et d'un label de qualité pour les processus de démantèlement. L'objectif est d'assurer la transparence et la comparabilité en termes de qualité, d'exigences de sécurité et de compatibilité environnementale.
Comment se développe l’infrastructure de recyclage ?
L'infrastructure de recyclage est en constante expansion. Des entreprises comme neocomp GmbH à Brême exploitent déjà des installations de broyage d'une capacité allant jusqu'à 120 000 tonnes de PRV usagé par an. Ces installations peuvent facilement gérer les volumes ainsi générés et traitent actuellement environ 30 000 tonnes par an.
Des initiatives européennes telles que le projet DecomBlades fédèrent l'expertise tout au long de la chaîne de valeur. Dix partenaires du projet collaborent pour commercialiser des technologies de recyclage durables des pales de rotor.
Que deviennent exactement les matériaux recyclés ?
Les matériaux recyclés trouvent de nombreuses applications. Les fibres de verre issues du recyclage mécanique sont utilisées comme substitut du sable dans la production de ciment, tandis que les composants organiques remplacent le charbon. Ces méthodes de cotraitement remplacent directement les matières premières fossiles.
Les procédés de recyclage chimique permettent d'obtenir des produits de meilleure qualité. Les fibres récupérées peuvent être réutilisées dans des applications composites à fibres après un traitement approprié. Les huiles de pyrolyse sont utilisées comme matières premières chimiques, tandis que les gaz de pyrolyse peuvent être utilisés pour la production d'énergie.
Le procédé RecyclableBlade de Siemens Gamesa permet même de récupérer les matériaux dans leur qualité d'origine. Les composants séparés – résine, fibre de verre et bois – peuvent être utilisés dans de nouveaux produits tels que des valises ou des boîtiers d'écran sans perte de qualité.
Quels défis subsistent encore ?
Malgré les progrès réalisés, des défis subsistent. Les procédés de recyclage chimique en sont encore aux phases pilote et de développement à grande échelle et doivent encore démontrer leur viabilité industrielle. La viabilité économique des différents procédés dépend fortement des infrastructures régionales et du prix des matières premières.
Les éoliennes offshore posent des défis logistiques supplémentaires, car les pales du rotor doivent d'abord être transportées à terre. La coordination entre les différents acteurs – des exploitants d'éoliennes aux entreprises de démantèlement et de recyclage – nécessite des processus standardisés.
Comment le recyclage va-t-il évoluer ?
La tendance est clairement à l'économie circulaire. Des fabricants comme Siemens Gamesa et Vestas se sont fixé des objectifs contraignants en matière d'éoliennes entièrement recyclables : Siemens Gamesa d'ici 2040, Vestas également d'ici 2040.
De nouveaux matériaux à base de matières premières renouvelables sont à l'étude. Les scientifiques travaillent sur des matériaux légers biosourcés à base de fibres et d'huile de chanvre pour les futures pales de rotor. Ces matériaux pourraient considérablement simplifier le recyclage.
L'Agence européenne pour l'environnement travaille à une interdiction européenne de l'élimination des pales de rotor, ce qui obligerait toutes les pales mises au rebut à être réutilisées, recyclées ou valorisées. Cela constitue une incitation supplémentaire à développer des solutions de recyclage innovantes.
Quels aspects économiques sont pertinents ?
Le recyclage, autrefois un facteur de coût, devient une opportunité commerciale. Des entreprises comme Holcim exploitent de nouvelles sources de matières premières grâce au projet BLADES2BUILD tout en réduisant leurs émissions de CO2. La prévisibilité des coûts d'élimination offre aux exploitants d'usines une sécurité de planification.
Les projets de surcyclage démontrent qu'il est possible de créer des produits de haute qualité à partir de prétendus déchets. BladeMade, par exemple, peut produire 5 % de la production totale d'aires de jeux, d'abribus et de mobilier urbain à partir de pales de rotor recyclées.
Comment l’Allemagne se compare-t-elle au niveau international ?
L'Allemagne joue un rôle pionnier dans le recyclage de l'énergie éolienne. La norme DIN SPEC 4866, considérée comme une référence internationale, est disponible en anglais. Des instituts de recherche allemands tels que Fraunhofer IWES et IFAM développent des technologies de recyclage de pointe.
L'Allemagne est un pionnier européen du développement de l'énergie éolienne : au premier semestre 2025, de nouvelles éoliennes d'une capacité de 2,2 gigawatts ont été construites ici, soit plus que dans tout autre pays européen. Cela crée à la fois un besoin accru de recyclage et une dynamique d'innovation plus forte.
Qu’est-ce que cela signifie pour l’avenir de l’énergie éolienne ?
Ces développements démontrent que l'énergie éolienne est non seulement respectueuse du climat pendant son exploitation, mais peut également être gérée de manière responsable après son utilisation. La combinaison de procédés de recyclage thermique éprouvés, de technologies de recyclage chimique émergentes, d'approches innovantes de surcyclage et de nouveaux développements entièrement recyclables offre une solution complète.
L'industrie investit activement dans la recherche et le développement, des normes sont établies et le cadre réglementaire évolue vers une économie circulaire. Ce qui est encore considéré comme un défi aujourd'hui devient de plus en plus une opportunité pour de nouveaux modèles économiques et de nouvelles chaînes de valeur.
L'énergie éolienne illustre ainsi la manière dont une industrie peut assumer proactivement la responsabilité de l'ensemble du cycle de vie d'un produit, créant ainsi des avantages à la fois écologiques et économiques. Les pales de rotor ne sont ainsi plus un problème de déchet, mais deviennent une matière première précieuse pour l'avenir.
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