Sì, i pannelli solari possono essere riciclati in materie prime come alluminio, polimeri o plastica e vetro. Ma quanti di questi materiali si possono ottenere e qual è il processo di riciclaggio? Affronteremo queste e altre domande in questo breve articolo sul riciclaggio dei pannelli solari.
Pannelli solari: una grande industria che deve occuparsi del riciclaggio
I tassi di crescita dell’industria solare continuano ad aumentare ogni anno in tutto il mondo in modo quasi esponenziale. Tuttavia, un’industria che è orgogliosa di promuovere il consumo di energia pulita e che è orgogliosa di essere un settore preoccupato per il cambiamento climatico, non può dimenticare di smaltire correttamente i prodotti elettronici che superano la loro durata.
Paesi come Stati Uniti, Giappone e Germania hanno raggiunto quasi 50 GW di capacità solare fotovoltaica alla fine del 2017, che come possiamo immaginare rappresenta milioni di pannelli solari che diventeranno rifiuti tra il 2040 e il 2050.
I pannelli solari infatti durano dai 25 ai 30 anni . Detto questo, alla fine arriverà il giorno in cui quei pannelli solari smetteranno di funzionare o degraderanno a un livello di inefficacia. In quel momento, la durata della vita sarà terminata e dovranno essere riciclati in materie prime per l’ulteriore produzione di nuovi prodotti solari.
Come puoi immaginare, la risposta breve alla domanda sopra è sì, i pannelli solari possono essere riciclati. Ma cosa si può ottenere da questo processo di riciclaggio?
Quali materiali possono essere ottenuti dai pannelli solari?
I pannelli solari devono essere classificati in base alla tecnologia per essere riciclati.
Le tecnologie convenzionali a base di silicio come i moduli monocristallini o policristallini possono essere trattate in modo simile, ma i pannelli solari a film sottile basati su componenti come il tellururo di cadmio (CdTe) o il selenuro di gallio indio rame (CIGS) devono essere trattati separatamente, poiché la loro composizione è molto più complessa e può anche essere tossico.
I moduli convenzionali in silicio sono composti da materiali come rame (1% di interconnessioni), silicio (5% – celle solari), alluminio (8% – telai), polimeri o plastica (10% – incapsulante l) e vetro (76% – superficie del modulo).
D’altra parte, la tecnologia a film sottile contiene diversi strati sottili di materiali semiconduttori che vengono depositati su vetro, polimeri o metallo.
I pannelli solari CIGS possono essere regolati per ottenere un elevato assorbimento della luce, grazie alla regolazione dello spettro luminoso che varia in base alla composizione dei materiali semiconduttori (indio, gallio e selenio). Dai moduli CIGS possiamo riciclare l’89% del vetro, il 7% dell’alluminio e il 4% dei polimeri. L’estrazione da altri materiali come rame, indio, gallio, selenio, zinco e altri metalli è quasi trascurabile (0,2%).
I pannelli solari CdTe utilizzano solfuro di cadmio e altri materiali come cadmio, tellurio e rame per sviluppare gli strati delle celle solari. La proporzione di vetro nei moduli CdTe è maggiore che in altri moduli raggiungendo il 97% e lasciando quasi il 3% per i polimeri. Altri materiali come nichel, zinco e altri metalli rappresentano meno dello 0,5% del volume totale del modulo.
Qui possiamo vedere una percentuale di ciascuna tecnologia e dei suoi materiali in una percentuale del volume totale del modulo.
Cosa succede nel processo di riciclaggio?
Il primo passo è lo smontaggio e lo smantellamento del campo fotovoltaico, inclusi cavi, acciaio, alluminio, scaffalature e altri dispositivi elettronici (inverter, batterie, ecc.). Quindi, i pannelli solari vengono imballati e trasportati a riciclatori o discariche a seconda delle normative locali.
Poiché la maggior parte dei sistemi FV sono stati installati dal 2010 in poi, le quantità di rifiuti FV non sono ancora così grandi da creare enormi incentivi di mercato per gli investitori a installare impianti di riciclaggio FV specializzati. Pertanto, i pannelli solari vengono generalmente trattati in impianti di riciclaggio generali.
I componenti principali come vetro, alluminio, cavi e polimeri possono essere facilmente riciclati mediante la semplice separazione meccanica. Quindi, per garantire che questi materiali non contengano livelli di impurità elevati che potrebbero ridurre i prezzi di rivendita di questi materiali quando tornano sul mercato, è necessario condurre una combinazione di processi termici, chimici e metallurgici.
Per quanto riguarda il processo per il componente in vetro stratificato dei moduli in silicio, possiamo vedere i passaggi nella figura seguente.
Alluminio, telai in acciaio e rame da fili possono essere inclusi nei circuiti di riciclaggio dei metalli, mentre i polimeri possono essere trattati negli impianti di termovalorizzazione. D’altra parte, il recupero di materiali rari (silicio, argento, rame) o pericolosi (cadmio, piombo, selenio) richiede processi avanzati. Attraverso la pirolisi (decomposizione ad alte temperature di 500 ° C) è possibile rimuovere gli strati di metallizzazione e drogante della cella solare per colare un nuovo lingotto di silicio dal materiale siliconico ottenuto. È possibile trovare passaggi più dettagliati nelle figure seguenti
Riciclaggio di pannelli solari su larga scala: si può fare?
Abbiamo visto che i pannelli solari possono essere riciclati. Tuttavia, una domanda più importante potrebbe essere:
L’industria solare dispone delle risorse, degli strumenti, degli impianti di riciclaggio e del mercato per riciclare grandi quantità di pannelli solari?
La risposta breve è no.
Il mercato per questo settore non è ancora chiaro né il suo quadro politico, i regolamenti, l’economia o le metodologie in molte parti del mondo.
Ciò rappresenta una nuova sfida ambientale per l’industria fotovoltaica che deve essere affrontata negli Stati Uniti, Giappone, Germania, India e soprattutto in Cina come paese con la più alta capacità fotovoltaica accumulata al mondo (130 GW nel 2017).
In realtà, in base alle stime di IRENA su un rapporto del 2016, le proiezioni globali sui rifiuti di pannelli raggiungeranno i 78 milioni di tonnellate, equivalenti a quasi 4.500 GW di capacità entro il 2050. I maggiori contributori a questi rifiuti saranno Cina, Stati Uniti, Giappone, India e Germania come puoi vedere di seguito.
Cosa si può fare per promuovere il riciclaggio dei pannelli solari?
Il primo passo è lo sviluppo di un quadro politico così come esiste in Europa con il regolamento sui rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE) che richiede a tutti i produttori che forniscono pannelli solari al mercato dell’UE di finanziare i costi associati allo smantellamento, al trasporto e al riciclaggio del moduli di vita.
Anche aziende come PV Cycle nell’UE sono intervenute in questo aspetto come organizzazione senza scopo di lucro che si concentra sul riciclaggio dei pannelli solari all’interno dell’UE. PV Cycle è all’avanguardia nella definizione di metodologie e costi per riciclare efficacemente i pannelli solari. Anche altre aziende come Veolia e Recycle PV fanno la loro parte negli Stati Uniti per avviare lo sviluppo del mercato del riciclaggio.
Man mano che più aziende si uniscono a questo mercato, è anche necessario che vengano intraprese più iniziative governative, come l’ amministrazione di Washington , che richiede ai produttori che vendono unità solari nello stato di Washington di essere responsabili del finanziamento e di fornire un programma di riciclaggio per il loro moduli.
Il continente europeo ha aperto la strada in questo settore, ma è una questione di tempo prima che altre regioni come Cina, Giappone, Stati Uniti, India e Australia seguano la strada per garantire la conservazione e il riutilizzo del mercato fotovoltaico.
