John Endres : Le processus de fusion du silicium ternit la prétention « verte » des panneaux solaires

Par John Endres

La fonderie de silicium PacWest/HiTest proposée à Newport, Washington, a été présentée comme une installation « verte » dans la mesure où une partie de son produit, du silicium de qualité métallurgique, serait raffinée pour être utilisée dans des panneaux solaires en silicium. La « fusion » implique l'extraction d'un métal de son minerai, et le « raffinage » implique la purification d'un métal extrait. Initialement, il a été affirmé que 50 % du silicium de la fonderie serait utilisé pour les panneaux solaires, mais il a ensuite été suggéré que seulement 5 % seraient utilisés pour les panneaux solaires de la raffinerie REC Silicon à Moses Lake. La plupart du silicium de qualité métallurgique est utilisé dans les industries des alliages métalliques et des produits chimiques, et seul un faible pourcentage est raffiné pour répondre aux exigences de pureté élevées des composants électroniques et des panneaux solaires.

Les fonderies de silicium ont d’énormes besoins en électricité et sont des installations industrielles lourdes très polluantes. Selon le Département de l'Écologie de Washington, la fonderie proposée comprendrait deux fours à arc submergé et une cheminée d'émission de 157 pieds de haut ; et les matériaux annuels estimés comprendraient 170 000 tonnes de roche de quartzite (dioxyde de silicium), 150 000 tonnes de charbon et de charbon de bois bleus et 130 000 tonnes de copeaux de bois afin d'extraire 73 000 tonnes de silicium de qualité métallurgique par an. Les émissions annuelles estimées comprendraient plus de 766 000 tonnes de gaz à effet de serre par an, ainsi que des dizaines à des centaines de tonnes d'autres toxines du charbon par an. Selon les données de 2020 du programme de déclaration des gaz à effet de serre de l'EPA, la fonderie proposée serait environ le 12e émetteur industriel de gaz à effet de serre de l'État de Washington.

Un approvisionnement constant de 105 mégawatts d’électricité – soit plus de 900 millions de kilowattheures par an – serait nécessaire pour produire la chaleur intense nécessaire à l’obtention de quartz fondu en mélange avec des réducteurs de carbone. Selon l'Energy Information Administration des États-Unis, un foyer américain moyen consomme environ 11 000 kilowattheures par an. La consommation annuelle d'électricité de la fonderie serait suffisante pour alimenter plus de 80 000 foyers moyens par an.

Le processus de « réduction carbothermique » de la fonderie utilise le carbone provenant du charbon, du charbon de bois et des copeaux de bois dans une réaction avec le dioxyde de silicium pour produire du dioxyde de carbone et du silicium élémentaire. Le silicium fondu est collecté par un trou de coulée du four, et le dioxyde de carbone ainsi que d'autres gaz à effet de serre et polluants sont émis dans l'atmosphère.

Comment une installation industrielle lourde qui fabrique un produit dont seule une fraction est utilisée pour les panneaux solaires peut-elle être considérée comme une installation « verte » ? Des articles scientifiques décrivant les méthodes de calcul de l’empreinte carbone des panneaux solaires ont révélé des problèmes surprenants et préoccupants :

• Les valeurs de l'empreinte carbone déclarées des panneaux solaires en silicium trouvées dans la littérature examinée n'incluent pas le processus de fusion du silicium, ce qui laisse perplexe puisque le silicium est le composant essentiel des panneaux solaires en silicium.

• Les calculs de l'empreinte carbone utilisent un processus connu sous le nom d'Analyse du Cycle de Vie et d'Inventaire du Cycle de Vie. Ces méthodes sont très subjectives, donnent des résultats incohérents et non comparables, ne sont pas régies par une méthode unificatrice standard et sont généralement mises en œuvre par l’industrie plutôt que par des organismes indépendants.

• Selon le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), les émissions de gaz à effet de serre provenant des sources de biomasse (copeaux de bois, charbon de bois, etc.) ne sont pas prises en compte au point de combustion dans les secteurs énergétiques et industriels, y compris la fusion. Mais nous savons tous que la combustion du bois et du charbon de bois émet de la fumée (dioxyde de carbone et autres gaz). Un certain nombre d'articles examinés remettent en question la méthode de comptabilisation de la biomasse du GIEC.

• La perte de puits de dioxyde de carbone due à la récolte d'arbres pour les copeaux de bois et le charbon de bois utilisé dans le processus de fusion n'est pas incluse dans l'empreinte carbone des panneaux solaires en silicium. Cela peut prendre des décennies, voire plus de 100 ans, pour remplacer la perte de puits de dioxyde de carbone due à la récolte des arbres.

• Il n'existe pas de définition claire et quantifiable du terme « vert », et le « greenwashing » est un problème persistant.