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La toxicité du tellurure de cadmium dans l’environnement : pourquoi est-elle si préoccupante ?
Le tellurure de cadmium (CdTe) est un composé cristallin stable formé de cadmium et de tellure. Il est principalement utilisé comme matériau semi-conducteur dans les cellules photovoltaïques (PV) au tellurure de cadmium et a des applications dans les fenêtres optiques infrarouges. Le CdTe est souvent pris en sandwich avec du sulfure de cadmium pour former une cellule solaire à jonction p-n. En raison de son utilisation généralisée dans la technologie solaire, le CdTe a suscité des inquiétudes quant à sa toxicité et à son impact environnemental. Cet article explorera en profondeur les propriétés physicochimiques, les applications et l’évaluation de la toxicité du tellurure de cadmium.
Application et demande de CdTe
Le tellurure de cadmium est largement utilisé dans les cellules solaires à couches minces, représentant environ 8 % de toutes les cellules solaires installées en 2011. Les cellules solaires à couche mince CdTe sont l’un des types les moins chers, bien que les comparaisons des coûts d’installation dépendent de la taille de l’installation et de plusieurs autres facteurs, et peuvent varier considérablement d’une année à l’autre.
En 2011, environ 2 GWp de cellules solaires CdTe ont été produites dans le monde, le marché étant dominé par First Solar.
De plus, le CdTe peut être allié au mercure pour former du HgCdTe, un matériau de détection infrarouge polyvalent, tandis que le CdTe allié à de petites quantités de zinc forme du CdZnTe, un excellent détecteur de rayons X et gamma à l'état solide. Le CdTe est également utilisé comme matériau optique, pour une utilisation dans les fenêtres et les lentilles optiques, et il a été démontré qu'il offre de bonnes performances sur une large plage de températures.
Propriétés physiques et chimiques du tellurure de cadmium
Les propriétés physiques du tellurure de cadmium comprennent son faible coefficient de dilatation thermique (5,9 × 10−6/K) et son point de fusion élevé (jusqu'à 1041 °C). Le CdTe est insoluble dans l’eau et présente une bonne stabilité en raison de son point de fusion élevé et de son insolubilité. Il peut être utilisé comme matériau optique, notamment dans la région infrarouge.
Le CdTe a une pression de vapeur de zéro dans les conditions atmosphériques, ce qui le rend plus stable dans les applications pratiques.
Évaluation de la toxicité
Bien que le cadmium lui-même soit une substance toxique, les propriétés toxiques du CdTe sont complètement différentes de celles de ses éléments constitutifs. Le CdTe présente un faible risque de toxicité aiguë par inhalation, par voie orale et aquatique. Son indice de toxicité a été réduit en cas de contact avec la peau ou d’ingestion. Selon l’Agence européenne des produits chimiques (ECHA), le tellurure de cadmium n’est plus classé comme substance dangereuse.
Comme l’a souligné un document des National Institutes of Health de 2003, le CdTe a le potentiel d’être largement utilisé dans la production d’énergie photovoltaïque, et des études toxicologiques approfondies sur son exposition à long terme sont nécessaires de toute urgence.
Malgré cela, l’Agence européenne des produits chimiques classe toujours le CdTe comme une substance toxique persistante pour la vie aquatique. Cela soulève d’importantes inquiétudes quant aux effets du tellurure de cadmium sur l’environnement et la santé humaine. Ce que tout le monde doit comprendre, c’est que les conséquences potentielles de l’utilisation à long terme de tels matériaux ne peuvent être ignorées.
Perspectives du marché et de l'avenir
Actuellement, le coût des matières premières cadmium et tellure pour la fabrication des cellules solaires CdTe ne représente qu’une petite partie du coût de production. Cependant, le tellure est un élément relativement rare, présent dans la croûte terrestre à des niveaux de seulement 1 à 5 ppm. Selon les prévisions, avec l’amélioration de l’utilisation des matériaux et le développement des systèmes de recyclage, d’ici 2038, l’industrie photovoltaïque CdTe devrait s’appuyer entièrement sur les ressources en tellure dans les modules recyclés.
Le recyclage du CdTe PV ajoutera des ressources secondaires importantes d'ici 2050, ce qui soutiendra à son tour la croissance continue des énergies renouvelables.
Dans l’ensemble, les applications et les perspectives de marché du tellurure de cadmium sont pleines de potentiel, mais ses effets toxiques à long terme nécessitent encore des études plus approfondies. Par conséquent, lorsque nous explorons la vaste application du tellurure de cadmium, nous devrions réfléchir à la manière dont nous pouvons mieux équilibrer la relation entre le développement technologique et la protection de l’environnement tout en recherchant les énergies renouvelables.
