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I pannelli solari stanno iniziando a diventare un problema di rifiuti tossici

I pannelli solari stanno iniziando a diventare un problema di rifiuti tossici


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I pannelli solari sono una fonte sempre più importante di energia rinnovabile che giocherà un ruolo essenziale nella lotta al cambiamento climatico. Sono anche componenti tecnologici complessi che si trasformano in grandi e voluminosi rifiuti elettronici alla fine della loro vita, e in questo momento la maggior parte del mondo non ha un piano per affrontarlo.

Ma dovremo svilupparne uno presto, perché stanno arrivando i rifiuti elettronici in eccesso. Entro il 2050, l'Agenzia internazionale per le energie rinnovabili prevede che fino a 78 milioni di tonnellate di pannelli solari avranno raggiunto la fine della loro vita utile e che il mondo genererà circa 6 milioni di tonnellate di nuovi rifiuti elettronici solari all'anno. Mentre l'ultimo numero è una piccola frazione del totale dei rifiuti elettronici che l'umanità produce ogni anno, i metodi di riciclaggio dell'elettronica standard non sono sufficienti per i pannelli solari. Il recupero dei propri materiali più preziosi, inclusi argento e silicio, richiede soluzioni di riciclaggio su misura. E se non sviluppiamo queste soluzioni insieme a politiche che supportano la loro diffusa adozione, sappiamo già cosa accadrà.

"Se non imponiamo il riciclaggio, molti dei moduli andranno in discarica", ha detto il ricercatore solare dell'Arizona State University Meng Tao, che ha recentemente scritto un articolo di revisione sul riciclaggio dei pannelli solari in silicio, che comprendono 95 per cento del mercato solare.

I pannelli solari sono costituiti da celle fotovoltaiche (PV) che convertono la luce solare in elettricità. Quando questi pannelli finiscono in discarica, risorse preziose vengono sprecate. E poiché i pannelli solari contengono materiali tossici come il piombo che possono fuoriuscire mentre si rompono, le discariche creano anche nuovi rischi ambientali.

La maggior parte dei produttori di energia solare afferma che i propri pannelli dureranno circa 25 anni e il mondo non ha iniziato a distribuire ampiamente l'energia solare fino all'inizio degli anni 2000. Di conseguenza, oggi un certo numero è stato disattivato. quantità abbastanza piccola di pannelli solari. Secondo il direttore Jan Clyncke, PV CYCLE, un'organizzazione senza scopo di lucro dedicata al recupero e al riciclaggio dei pannelli solari, raccoglie ogni anno diverse migliaia di tonnellate di rifiuti elettronici in tutta l'Unione europea. Questa cifra include i pannelli solari che hanno raggiunto la fine della loro vita utile, ma anche quelli che sono stati ritirati dal servizio in anticipo perché sono stati danneggiati durante una tempesta, presentavano qualche tipo di difetto di fabbricazione o sono stati sostituiti con un modello più recente e efficiente.

Quando i pannelli solari raggiungono la fine della loro vita oggi, devono affrontare alcuni possibili destini. Ai sensi del diritto dell'UE, i produttori devono garantire che i loro pannelli solari vengano riciclati correttamente. In Giappone, India e Australia sono in corso i requisiti di riciclaggio. Negli Stati Uniti, è il selvaggio West: con l'eccezione di una legge statale a Washington, gli Stati Uniti non hanno un mandato di riciclaggio solare. Gli sforzi di riciclaggio volontario guidati dall'industria hanno una portata limitata. "In questo momento, siamo abbastanza sicuri che il numero sia intorno al 10% per i pannelli solari riciclati", ha affermato Sam Vanderhoof, CEO di Recycle PV Solar, una delle poche società statunitensi dedite al riciclaggio fotovoltaico. Il resto, dice, va in discarica o viene esportato all'estero per essere riutilizzato nei paesi in via di sviluppo con scarse protezioni ambientali.

Anche quando avviene il riciclaggio, c'è molto spazio per migliorare. Un pannello solare è essenzialmente un sandwich elettronico. Il riempitivo è un sottile strato di celle di silicio cristallino, che sono isolate e protette dagli elementi su entrambi i lati da lastre di polimero e vetro. Tutto è tenuto insieme in un telaio in alluminio. Sul retro del pannello, una scatola di giunzione contiene cavi in ​​rame che canalizzano l'elettricità mentre viene generata.

I riciclatori spesso rimuovono il telaio del pannello e la sua scatola di giunzione per recuperare l'alluminio e il rame, quindi triturano il resto del modulo, inclusi il vetro, i polimeri e le celle di silicio, che sono rivestiti con un elettrodo d'argento e sono saldati con stagno e piombo. (Poiché la stragrande maggioranza di quella miscela in peso è di vetro, il prodotto risultante è considerato vetro frantumato impuro.) Tao ei suoi colleghi stimano che un riciclatore che smonta un pannello di silicio standard a 60 celle può ottenere circa $ 3 per il materiale recuperato: alluminio, rame e vetro. Vanderhoof, nel frattempo, afferma che il costo del riciclaggio di quel pannello negli Stati Uniti varia da $ 12 a $ 25, al netto dei costi di trasporto, che "spesso equivalgono al costo del riciclaggio". Allo stesso tempo, negli stati che lo consentono, "pensiamo che il grande punto cieco negli Stati Uniti per il riciclaggio sia che il costo supera di gran lunga le entrate", ha detto Meng. "È nell'ordine di un rapporto di 10 a 1".

Se i componenti più preziosi di un pannello solare, vale a dire silicio e argento, potessero essere separati e purificati in modo efficiente, ciò potrebbe migliorare i costi. Un piccolo numero di riciclatori solari fotovoltaici dedicati sta cercando di farlo.

Veolia, che gestisce l'unico impianto di riciclaggio del silicio fotovoltaico su scala commerciale in Francia, macina e sminuzza i pannelli e quindi utilizza una tecnica ottica per recuperare il silicio a bassa purezza. Secondo Vanderhoof, Recycle PV Solar inizialmente ha utilizzato un "processo termico e un processo con mulino a palle" in grado di recuperare più del 90% dei materiali presenti in un pannello, inclusi argento e silicio a bassa purezza. Ma l'azienda ha recentemente ricevuto alcune nuove apparecchiature dai suoi partner europei in grado di "recuperare più del 95%", ha detto, separando i materiali recuperati molto meglio.

Alcuni ricercatori del fotovoltaico vogliono fare anche meglio di così. In un altro recente articolo di revisione, un team guidato da scienziati del National Renewable Energy Laboratory chiede lo sviluppo di nuovi processi di riciclaggio in cui tutti i metalli ei minerali vengono recuperati con elevata purezza, con l'obiettivo di rendere il riciclaggio il più economico. vitale e il più possibile benefico per l'ambiente. Come spiega l'autore principale dello studio Garvin Heath, tali processi potrebbero includere l'uso di trattamenti termici o chimici per separare il vetro dalle celle di silicio, seguito dall'applicazione di altre tecniche chimiche o elettriche per separare e purificare il silicio e varie tracce di metalli.

"Quello che chiediamo è quello che chiamiamo un sistema di riciclaggio integrato di alto valore", ha detto Heath a Grist. “Valore elevato significa che vogliamo recuperare tutti i materiali costituenti che hanno valore da questi moduli. Integrato si riferisce a un processo di riciclaggio che può andare dietro a tutti questi materiali e non deve passare da un riciclatore all'altro ”.

Oltre a sviluppare metodi di riciclaggio migliori, l'industria solare dovrebbe pensare a come riutilizzare i pannelli quando possibile, poiché è probabile che i pannelli solari usati abbiano un prezzo più alto rispetto ai metalli e ai minerali che contengono (e da allora il riutilizzo generalmente richiede meno energia rispetto al riciclaggio). Come nel caso del riciclaggio, l'UE è in prima linea in questo: attraverso il suo programma di modello di business circolare per l'industria dell'energia solare, la Commissione europea sta finanziando una serie di progetti dimostrativi che mostrano come possono essere riutilizzati. pannelli solari sul tetto e fattorie solari, anche per alimentare stazioni di ricarica per biciclette elettriche a Berlino e complessi residenziali in Belgio.

Recycle PV Solar ricerifica e rivende i pannelli non danneggiati che riceve, il che, secondo Vanderhoof, aiuta a compensare il costo del riciclaggio. Tuttavia, sia lui che Tao sono preoccupati che diversi riciclatori statunitensi vendano pannelli solari di seconda mano a controllo di qualità all'estero a paesi in via di sviluppo. "E quei paesi di solito non hanno regolamenti per i rifiuti elettronici", ha detto Tao. "Così alla fine scarichi il tuo problema in un paese povero."

Affinché l'industria del riciclaggio solare cresca in modo sostenibile, alla fine avrà bisogno di politiche e normative di supporto. Il modello dell'UE che prevede che i produttori finanzino il recupero e il riciclaggio dei pannelli solari potrebbe essere utile per gli Stati Uniti da emulare. Ma prima che ciò accada, i legislatori statunitensi devono riconoscere che il problema esiste e sta solo crescendo, motivo per cui Vanderhoof dedica molto tempo a istruirli.

"Dobbiamo affrontare il fatto che i pannelli solari si guastano nel tempo, e ce ne sono molti", ha detto. “E cosa facciamo quando iniziano a fallire? Non è corretto attribuire tale responsabilità al consumatore, ed è qui che ci troviamo ora.


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