La face cachée de l’électricité bas-carbone

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Classe(s) : Tle Générale | Thème(s) : Les atouts de l’électricité


Les besoins en matières premières des secteurs-clés de la transition énergétique (l’éolien, le solaire, le stockage de l’énergie) ne cessent d’augmenter ; cela n’est pas sans conséquences sur l’environnement.

I Les besoins en matières premières

La tour et la nacelle d’une éolienne nécessitent de l’acier pour supporter le dispositif qui convertit l’énergie du vent en électricité.

Cette électricité est induite par un champ magnétique, lui-même généré par des aimants permanents et puissants – riches en terres rares – ou par des aimants classiques et des bobinages en cuivre.

Un panneau photovoltaïque est composé de cellules semi-conductrices, la plupart du temps en silicium, enveloppées dans une double couche protectrice de polymère. L’ensemble est rendu rigide par des plaques de verre entourées, le plus souvent, d’un cadre en aluminium.

Certaines cellules sont fabriquées selon d’autres technologies : c’est le cas des cellules à couches minces dites CdTe ou GIGS. Elles utilisent des composés à base de terres rares, comme le tellure, le cadmium ou encore le gallium, l’indium et le sélénium.

II Les conséquences de l’exploitation des gisements

1 Les terres rares, une exploitation stratégique mais polluante

Les terres rares sont des éléments stratégiques aussi bien pour la fabrication de puces électroniques que pour celle d’éoliennes, de certains moteurs électriques et de panneaux solaires. Elles possèdent des propriétés électroniques, magnétiques, optiques et catalytiques très utiles pour de nombreuses applications.

Les terres rares sont présentes sous forme agglomérée dans certains types de minerais. Pour les extraire et les séparer, on fait appel à des procédés délicats et complexes (extraction liquide-liquide, résines échangeuses d’ions, etc.).

Ces procédés sont énergivores et notoirement polluants : rejets d’acides, de bases, de solvants, de métaux lourds ou d’éléments radioactifs.

En 2018, la Chine a produit 70 % des terres rares mondiales (soit 120 000 tonnes). Dans ce pays, les normes environnementales ne sont actuellement pas aussi strictes que dans les pays occidentaux.

Doc Mine de terres rares (Chine)

06465_C06_11

2 Le silicium, une purification coûteuse pour l’environnement

90 % des cellules photovoltaïques utilisent le silicium comme semi-conducteur. Pour obtenir du silicium de qualité « solaire », de nombreuses étapes sont nécessaires depuis son extraction dans des gisements de silice de haute pureté (souvent issus du quartz) jusqu’à sa purification extrêmement poussée (à 99,9999 %).

Au-delà de l’aspect visuel, l’exploitation des carrières de silice engendre des impacts environnementaux sur :

la qualité de l’eau (contamination des nappes souterraines et des eaux superficielles, modification des écoulements, etc.) ;

le sol et la végétation (effondrement et érosion, atteintes aux zones boisées et à la biodiversité, etc.) ;

la qualité de l’air (impact sanitaire dû à l’exposition aux poussières, etc.).

Une fois extrait, le silicium doit être raffiné par voies métallurgique et/ou chimique. Le traitement industriel du silicium est un grand consommateur de produits chimiques souvent toxiques, d’eau et d’énergie ; il engendre également une quantité importante de déchets de fabrication.

Par exemple, dans la « Silicon Valley », berceau de la production de semi-conducteurs à la fin du XXe siècle, des effluents toxiques ont été régulièrement rejetés dans l’environnement, polluant gravement les nappes phréatiques.

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