Les éoliennes sont de plus en plus grandes. Leurs pales s'allongent. Et la question du devenir de ces pales en fin de vie devient de plus en plus cruciale. Le Laboratoire national des énergies renouvelables a mis au point une nouvelle résine qui, selon lui, pourrait rendre chimiquement viable, pour la première fois, le recyclage à grande échelle des pales.
Ce matériau, appelé PECAN (PolyEster Covalently Adaptable Network), assure la solidité des pales pendant des années d'utilisation, selon le NREL. Une fois hors service, la résine se dissout en six heures environ dans un bain chimique doux. Ce procédé préserve les fibres structurelles, qui peuvent ensuite être récupérées.
Pourquoi les méthodes de recyclage actuelles sont insuffisantes
Les résines utilisées pour les pales d'éoliennes traditionnelles sont des composites thermodurcissables. Une fois durcies, elles ne peuvent être ni fondues ni remodelées. Les exploitants ont généralement deux options : le broyage mécanique ou la mise en décharge. Ces deux solutions produisent des résultats peu valorisables et génèrent une quantité importante de déchets.
Le problème s'est aggravé avec l'augmentation de la taille des turbines. Des pales plus longues produisent davantage d'électricité par turbine. Elles engendrent également des structures composites plus grandes et plus lourdes, plus difficiles à usiner. L'industrie a trop longtemps négligé la gestion de la fin de vie des turbines.
Le NREL a commencé à aborder cette question de manière systématique en 2022. À ce moment-là, le laboratoire a constaté la nécessité d'intégrer la recyclabilité dès la conception des pales. Ce principe de conception prioritaire est devenu le fondement du développement de PECAN.
Du concept de laboratoire au prototype physique
En décembre 2023, le NREL a construit un prototype de pale de neuf mètres en résine PECAN, démontrant ainsi la faisabilité de la production à une échelle significative. En août 2024, le laboratoire a perfectionné le concept avec un second prototype de neuf mètres, prouvant à la fois la faisabilité de la fabrication et la recyclabilité chimique de la résine.
La dernière version de cette technologie cible la structure externe de la pale, riche en carbone. Selon le NREL, la résine se dissout sélectivement, permettant ainsi à l'enveloppe riche en carbone de se séparer des fibres de verre internes. Les deux matériaux peuvent alors être réutilisés au lieu d'être jetés.
La résine PECAN est d'origine végétale. Cela lui confère un profil initial différent de celui des résines thermodurcissables à base de pétrole actuellement courantes dans l'industrie. Le NREL la présente comme une modification de conception simple à mettre en œuvre plutôt que comme une refonte complète du processus de fabrication, bien que sa validation à l'échelle industrielle reste à faire.
La pression accrue sur les infrastructures éoliennes
L'énergie éolienne se développe sous l'effet de pressions croissantes. La demande d'électricité augmente dans les principales économies. La construction de centres de données s'accélère. Les besoins en intelligence artificielle augmentent la charge du réseau électrique d'une manière difficilement prévisible il y a encore cinq ans. L'énergie éolienne demeure l'une des rares technologies capables de fournir une énergie propre à l'échelle requise par ces demandes.
Cette expansion implique la mise en service de davantage d'éoliennes et de pales. Elle signifie également la mise hors service d'un plus grand nombre de pales. Le Conseil mondial de l'énergie éolienne prévoit une forte augmentation des volumes de démantèlement au cours de la prochaine décennie, à mesure que les éoliennes de première génération arrivent en fin de vie. Cette évolution est déjà visible.
PECAN ne résout pas l'intégralité du problème. Sa viabilité commerciale au-delà de l'échelle du prototype reste à démontrer. La rentabilité du recyclage chimique à l'échelle industrielle est incertaine. Le NREL a fourni une preuve de concept crédible. L'adoption par l'industrie dépendra du rapport coût-efficacité, que les résultats en laboratoire ne permettent pas encore de confirmer.
Recadrer la question de la conception
Le changement le plus significatif que représente PECAN est peut-être d'ordre conceptuel. Le recyclage des pales a longtemps été considéré comme un problème de gestion des déchets. L'approche du NREL l'envisage comme une question d'ingénierie des matériaux à laquelle il convient de répondre avant même la fabrication d'une pale.
Si les fabricants de pales adoptent ce cadre de référence, cela modifiera leurs décisions d'approvisionnement. Cela changera également la manière dont les exploitants comptabilisent les coûts de fin de vie. Enfin, cela modifiera les exigences que les organismes de réglementation peuvent raisonnablement formuler. L'Union européenne a déjà mis en place des exigences de responsabilité élargie des producteurs pour les composants éoliens. D'autres juridictions pourraient suivre.
Les travaux du NREL démontrent qu'une pale peut être conçue pour se désassembler aussi facilement qu'elle a été assemblée. C'est l'argument pratique en faveur du projet PECAN. La rapidité avec laquelle l'industrie progressera dépendra de données de coûts qui ne sont pas encore publiques.
Les résultats du prototype sont crédibles. Le calendrier de son déploiement commercial reste incertain.
