Materials for the energy transition: Importance of recycling

Matériaux pour la transition énergétique : importance du recyclage

¹ PROMES-CNRS, UPVD, Rambla de la Thermodynamique, 66100 Perpignan
² Laboratoire de thermique et énergie de Nantes LTeN, UMR 6607 Nantes Université-CNRS, 44000 Nantes.

Abstract

The energy transition aims, among other things, to reduce the impacts on climate change, and in particular the CO₂ emissions linked to the very high consumption of fossil fuels (coal, oil, gas). The solution lies firstly in energy sobriety, secondly in improving efficiency and finally, in the development of carbon-free energies with, in particular, renewable energies (EnR). On this last point, the deployment of renewable energy processes requires the mobilization of materials in relatively large quantities due to the low concentration of the energy resource (Vidal, 2018). We highlight here the quantities of materials necessary for the implementation of the various energy production systems by focusing on the main materials which are concrete, steel, copper, aluminum, glass and polymers. We will only discuss these materials here. However, we must not forget the so-called critical materials which are also used, albeit in smaller quantities, but which can pose a problem in terms of resources due to their scarcity (IEA 2021). Attention is paid to the recycling of materials which significantly changes the point of view. It is shown the interest of, of course, maximizing this recycling.

Résumé

Le déploiement des procédés à énergies renouvelables contribue à la réduction des émissions de CO₂ du secteur de l’énergie, mais requiert la mobilisation de matériaux en quantité relativement importante du fait de la faible concentration de la ressource énergétique. Nous mettons, ici, en évidence les quantités de matériaux (béton, acier, cuivre, aluminium, verre et polymères) nécessaires à la mise en œuvre de systèmes de production d’électricité. Nous montrons que l’incorporation de matériaux recyclés dans la fabrication conduit, pour le PV, l’éolien offshore et la centrale géothermique, à des quantités de matériaux non recyclés rapportées à l’énergie produite sur tout le cycle de vie de l’ordre de 2000 t/TWh, comparables au nucléaire qui n’intègre encore que très peu de matériaux recyclés. Une attention particulière est portée sur le cas de l’éolien onshore en Région Occitanie. Pour cela, un inventaire des matériaux mobilisés dans cette région est réalisé. Il conduit à l’évaluation des quantités de matériaux composites issus des pales qu’il s’agira de recycler d’ici 2040.