I pannelli solari sono una seccatura da riciclare. Queste aziende stanno cercando di risolverlo.

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Milioni di pannelli solari sono stati installati negli ultimi due decenni e, poiché in genere durano dai 25 ai 30 anni, molti saranno presto pronti per la pensione e probabilmente diretti in una discarica. Ma nuovi sforzi per riciclare questi pannelli potrebbero ridurre sia la quantità di rifiuti che il nuovo materiale che deve essere estratto.

Solo il 10% circa dei pannelli negli Stati Uniti viene riciclato, non è obbligatorio per le normative federali e il riciclaggio dei dispositivi è attualmente molto più costoso del semplice scarto. Ma i materiali nei pannelli solari che vengono offline ogni anno potrebbero valere circa 2 miliardi di dollari entro il 2050. Nuovi sforzi, incluso un approccio di una startup francese chiamata ROSI, stanno cercando di recuperare questi preziosi materiali, in particolare argento e silicio, per riciclare il pannelli più sostenibili dal punto di vista finanziario.

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L'espansione della produzione di energia solare è fondamentale per ridurre le emissioni in tutto il mondo. A livello globale, pannelli solari prodotti 720 terawattora di energia nel 2019, rappresentando circa il 3% della produzione mondiale di elettricità. E ci volle 46 milioni di tonnellate di pannelli solari per farlo.

Circa 8 milioni di tonnellate di pannelli solari dismessi potrebbero accumularsi a livello globale entro il 2030. Entro il 2050, quel numero potrebbe raggiungere 80 milioni . Il riciclaggio di questi pannelli potrebbe fornire una nuova fonte di materiali che altrimenti dovrebbero essere estratti (potenzialmente in condizioni non sicure o sfruttamento condizioni di lavoro ), rendendo il solare un pezzo più sostenibile del puzzle dell'energia pulita.

Cosa c'è in un pannello solare?

I pannelli solari sono disposti come un sandwich con le celle al centro. Circa il 90% dei pannelli solari commerciali utilizza il silicio come semiconduttore, che converte la luce in elettricità. Sottili strisce di metallo, solitamente argento, attraversano la superficie dei cristalli di silicio in ciascuna cella e trasferiscono l'elettricità nel cablaggio in rame del pannello.

Le celle solari sono racchiuse in una barriera protettiva, solitamente una plastica trasparente chiamata EVA. Un altro strato di vetro va sulla parte superiore e un diverso tipo di plastica, come il PET, copre la parte posteriore. Il tutto è circondato da un telaio in alluminio.

Questa costruzione a strati protegge le cellule dagli elementi lasciando passare la luce solare, ma può essere difficile da smontare quando i pannelli hanno raggiunto la fine del loro ciclo di vita.

Una seconda vita

Alcune aziende cercano di rinnovare e riutilizzare i pannelli che hanno perso efficienza, o almeno di salvare alcuni dei loro componenti. Il riutilizzo è il modo più semplice ed economico per riciclare i pannelli: richiede la minima elaborazione e comporta il prezzo più alto.

Un pannello potrebbe costare circa $ 55, mentre un pannello usato potrebbe essere rivenduto per circa $ 22. Oppure i componenti del pannello usato potrebbero essere venduti per un totale fino a $ 18, secondo Meng Tao , professore di ingegneria all'Arizona State University e fondatore di una startup di riciclaggio di pannelli solari chiamata TG Companies.

Sebbene alcuni rivenditori offrano pannelli usati in vendita a clienti residenziali, non offrono molti risparmi sui prezzi. I pannelli rappresentano, al massimo, solo la metà del costo di un pannello solare residenziale, con le altre apparecchiature e permessi che rappresentano il resto. Dato che i pannelli usati non generano tanta elettricità, i soldi risparmiati acquistandoli potrebbero non valerne la pena.

I pannelli usati che non possono essere rivenduti sono destinati alla discarica o a qualche tipo di riciclaggio. In assenza di mandati federali, Washington ha recentemente superato i requisiti di riciclaggio per i produttori e altri stati stanno ora pensando di fare lo stesso. L'UE, nel frattempo, richiede ai produttori di raccogliere e riciclare i pannelli solari usati e di finanziare la ricerca sulle soluzioni di fine vita per la tecnologia che producono.

Entro il 2030 potrebbero accumularsi circa 8 milioni di tonnellate di pannelli solari dismessi.

Alcuni impianti di smaltimento dei rifiuti possono riciclare i pannelli solari utilizzando metodi meccanici. La maggior parte si stacca dal telaio in alluminio e macina tutto il vetro, il silicio e altri metalli in una miscela chiamata rottame di vetro, che può essere venduta per materiali da costruzione o altre applicazioni industriali.

Ma il rottame non vale molto: circa $ 3 per il valore di un pannello della miscela. E non è chiaro se ci saranno acquirenti per tutto il rottame che risulterebbe dal riciclaggio di molti più pannelli solari, dice Tao. Essere in grado di estrarre materiali puri e preziosi potrebbe contribuire a rendere il riciclaggio più redditizio.

Nel 2018 la società di gestione dei rifiuti Veolia, con sede vicino a Parigi, ha aperto quella che si dice sia la prima linea di riciclaggio sviluppata appositamente per il riciclaggio dei pannelli solari. Situato a Rousset, in Francia, l'impianto utilizza anche un processo di riciclaggio meccanico, sebbene poiché è progettato per i pannelli solari, più componenti vengono riciclati separatamente rispetto agli impianti che utilizzano apparecchiature per il riciclaggio dei rifiuti elettronici generali. Ma alcune aziende scommettono che altri metodi, come i processi termici e chimici, saranno ancora più efficienti.

Estrazione di vecchi pannelli

ROSI Solar, una startup francese fondata nel 2017, ha recentemente annunciato l'intenzione di costruire un nuovo impianto di riciclaggio a Grenoble, in Francia. Yun Luo, CEO di ROSI, afferma che l'azienda ha sviluppato un processo per estrarre l'argento, il silicio e altri materiali di alto valore dai pannelli usati. L'impianto dovrebbe aprire entro la fine del 2022 con un contratto da Soren, un'associazione di categoria francese.

Soren sta anche lavorando con una società di logistica francese chiamata Envie 2E Aquitaine, che cercherà di trovare altri usi per i pannelli solari dismessi. Se i pannelli non sono operativi, l'azienda rimuoverà il telaio in alluminio e il vetro prima di passarli a ROSI per il riciclaggio, afferma Luo.

ROSI si concentra sul recupero di argento e silicio ad alta purezza, poiché questi due materiali rappresentano oltre il 60% del costo di un pannello. L'azienda utilizza un processo chimico proprietario sugli strati rimanenti, concentrandosi sulla rimozione dei minuscoli fili d'argento che trasmettono elettricità attraverso un pannello solare funzionante.

Luo ha rifiutato di entrare nei dettagli, ma afferma che l'azienda può recuperare quasi tutto l'argento in una forma solida, quindi è più facile separarlo dagli altri metalli, come piombo e stagno. Luo afferma che l'azienda recupera anche il silicio in una forma sufficientemente pura da poter essere elaborato e riutilizzato in nuovi pannelli o batterie per veicoli elettrici.

Per essere redditizia, ROSI dovrà riciclare almeno da 2.000 a 3.000 tonnellate di pannelli all'anno, afferma Luo. Soren prevede di raccogliere circa 7.000 tonnellate di pannelli nel 2021 e quel numero probabilmente sarà più che raddoppiato entro il 2025.

Tuttavia, i prezzi dei materiali riciclati possono essere piuttosto volatili. Quando Tao ha pubblicato un documento di revisione sul riciclaggio dei pannelli solari nel giugno 2020, ha calcolato che il valore delle materie prime che potrebbero essere estratte da un pannello usato sarebbe di circa $ 10. A giugno 2021, dice, quel numero era quasi raddoppiato, a $ 19, a causa di un aumento del prezzo del silicio di grado solare. Quell'aumento gli ha fatto ripensare al processo di riciclaggio che sta sviluppando per la sua startup.

Questa volatilità dei prezzi significa che l'economia per il riciclaggio rimane incerta. E poiché l'argento è così costoso e limitato, alcuni ricercatori stanno lavorando per ridurre o addirittura sostituire l'argento nei nuovi pannelli solari. Anche se questo potrebbe far scendere ulteriormente il loro prezzo, ridurrebbe anche le ragioni economiche per il riciclaggio, afferma Tao.

Quello che resta da vedere è l'impatto ambientale degli stessi sforzi di riciclaggio. Quantificare gli effetti che avranno sull'inquinamento e sulle emissioni può aiutare a decidere il miglior approccio al problema dei rifiuti solari, afferma Garvin Heath , analista senior di sostenibilità energetica presso il National Renewable Energy Laboratory. Heath è un esperto nell'analisi del ciclo di vita, che calcola gli impatti ambientali di una tecnologia dalla sua produzione fino alla fine del suo ciclo di vita.

Il modo in cui una tecnologia influisce sull'ambiente mentre è in uso non racconta sempre la storia completa. La produzione, il trasporto e lo smaltimento di qualsiasi tecnologia genera emissioni ed è importante tenerne conto, afferma Heath. Il modo esatto in cui un pannello viene prodotto e riciclato aiuta a determinare quanto sia davvero utile per ridurre le emissioni.

È un calcolo che dovremmo considerare per la maggior parte della tecnologia che utilizziamo ogni giorno, aggiunge Heath. La quantità totale di rifiuti elettronici globali potrebbe colpire 120 milioni di tonnellate all'anno entro il 2050 , secondo un rapporto delle Nazioni Unite.

Tutta la tecnologia ha una fine vita, dice Heath, e a quel punto devi gestire queste tecnologie.

Questa storia affermava in precedenza che ROSI recupera silicio di grado fotovoltaico. È stato corretto per notare che sarebbe necessaria un'ulteriore elaborazione per purificare il silicio recuperato al grado PV.

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