Mentre milioni di pannelli solari invecchiano, i riciclatori cercano di incassare

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A Odessa, in Texas, i lavoratori di una startup chiamata SolarCycle scaricano camion che trasportano pannelli fotovoltaici a fine vita appena raccolti da fattorie solari commerciali negli Stati Uniti. Separano i pannelli dai telai in alluminio e dalle scatole elettriche, quindi li alimentano in macchine che staccano il loro vetro dai materiali laminati che hanno contribuito a generare elettricità dalla luce solare per circa un quarto di secolo.

Successivamente, i pannelli vengono macinati, triturati e sottoposti a un processo brevettato che estrae i materiali preziosi, principalmente argento, rame e silicio cristallino. Questi componenti saranno venduti, così come l’alluminio e il vetro di valore inferiore, che potrebbero persino finire nella prossima generazione di pannelli solari.

Questo processo offre un assaggio di ciò che potrebbe accadere a un aumento previsto di pannelli solari ritirati che verranno trasmessi da un settore che rappresenta la fonte di energia in più rapida crescita negli Stati Uniti Oggi, circa il 90% dei pannelli negli Stati Uniti ha perso la propria efficienza a causa dell’età, o che sono difettosi, finiscono in discarica perché tale opzione costa una frazione del loro riciclaggio.

Ma i sostenitori del riciclaggio negli Stati Uniti affermano che un maggiore riutilizzo di materiali preziosi, come argento e rame, aiuterebbe a promuovere l’economia circolare, in cui i rifiuti e l’inquinamento vengono ridotti riutilizzando costantemente i materiali. Secondo un rapporto del 2021 del National Renewable Energy Laboratory (NREL), il riciclaggio dei pannelli fotovoltaici potrebbe anche ridurre il rischio che le discariche disperdano tossine nell’ambiente; aumentare la stabilità di una filiera che dipende in gran parte dalle importazioni dal sud-est asiatico; abbassare il costo delle materie prime per i produttori solari e di altro tipo; ed espandere le opportunità di mercato per i riciclatori statunitensi.

I pannelli solari statunitensi che dovrebbero andare in pensione entro il 2030 coprirebbero circa 3.000 campi da football americano.

Ovviamente, riutilizzare pannelli degradati ma ancora funzionanti è un’opzione ancora migliore. Milioni di questi pannelli ora finiscono nei paesi in via di sviluppo, mentre altri vengono riutilizzati più vicino a casa. Ad esempio, SolarCycle sta costruendo una centrale elettrica per la sua fabbrica in Texas che utilizzerà moduli ricondizionati.

La prospettiva di un futuro eccesso di pannelli scaduti sta sollecitando gli sforzi di una manciata di riciclatori solari per affrontare una discrepanza tra l’attuale accumulo di capacità di energia rinnovabile da parte di servizi pubblici, città e società private – milioni di pannelli vengono installati a livello globale ogni anno – e un carenza di strutture in grado di gestire questo materiale in sicurezza quando raggiunge la fine della sua vita utile, in circa 25-30 anni.

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La capacità solare in tutti i segmenti negli Stati Uniti dovrebbe aumentare in media del 21% all’anno dal 2023 al 2027, secondo l’ultimo rapporto trimestrale della Solar Energy Industries Association e della società di consulenza Wood Mackenzie. L’aumento previsto sarà aiutato dallo storico Inflation Reduction Act del 2022 che, tra gli altri supporti per l’energia rinnovabile, fornirà un credito d’imposta del 30% per gli impianti solari residenziali.

L’area coperta da pannelli solari installati negli Stati Uniti a partire dal 2021 e che dovrebbero essere ritirati entro il 2030 coprirebbe circa 3.000 campi da football americano, secondo una stima NREL. “È un bel po’ di spreco”, ha detto Taylor Curtis, un analista legale e normativo del laboratorio. Ma il tasso di riciclaggio del settore, inferiore al 10 percento, è molto al di sotto delle ottimistiche previsioni di crescita del settore.

Il laminato rimosso da un pannello solare viene esaminato presso lo stabilimento di SolarCycle a Odessa, in Texas. Il laminato contiene silicio, rame e argento. Ciclo solare

Jesse Simons, co-fondatore di SolarCycle, che impiega circa 30 persone e ha iniziato le operazioni lo scorso dicembre, ha affermato che le discariche di rifiuti solidi in genere addebitano da $ 1 a $ 2 per accettare un pannello solare, salendo a circa $ 5 se il materiale è considerato rifiuto pericoloso. Al contrario, la sua azienda addebita $ 18 per pannello. I clienti sono disposti a pagare quella tariffa perché potrebbero non essere in grado di trovare una discarica autorizzata ad accettare rifiuti pericolosi e ad assumersi la responsabilità legale per essi, e perché vogliono ridurre al minimo l’impatto ambientale dei loro vecchi pannelli, ha affermato Simons, un ex dirigente del Sierra Club .

SolarCycle fornisce ai propri clienti un’analisi ambientale che mostra i vantaggi del riciclo dei pannelli. Ad esempio, il riciclaggio dell’alluminio utilizza il 95% di energia in meno rispetto alla produzione di alluminio vergine, che sostiene i costi dell’estrazione della materia prima, la bauxite, e quindi del trasporto e della raffinazione.

L’azienda stima che il riciclo di ciascun pannello eviti l’emissione di 97 libbre di CO2; la cifra sale a più di 1,5 tonnellate di CO2 se un pannello viene riutilizzato. In base a una norma proposta dalla Securities and Exchange Commission, le società quotate in borsa saranno tenute a divulgare i rischi legati al clima che potrebbero avere un impatto materiale sulla loro attività, comprese le loro emissioni di gas serra.

Estratto dai pannelli solari dell’impianto SolarCycle, l’alluminio viene venduto in un vicino deposito di metalli. Il vetro è attualmente venduto a pochi centesimi per pannello per il riutilizzo in prodotti di base come le bottiglie, ma Simons spera di averne abbastanza da vendere a un prezzo più alto a un produttore di nuovi pannelli solari.

Entro il 2050, il valore delle materie prime recuperabili dai pannelli solari potrebbe superare i 15 miliardi di dollari.

Vale la pena recuperare anche il silicio cristallino, utilizzato come materiale di base nelle celle solari, ha affermato. Anche se deve essere perfezionato per l’uso in futuri pannelli, il suo utilizzo evita gli impatti ambientali dell’estrazione e della lavorazione di nuovo silicio.

SolarCycle è una delle sole cinque società negli Stati Uniti elencate dalla SEIA come in grado di fornire servizi di riciclaggio. L’industria è ancora agli inizi e sta ancora cercando di capire come guadagnare recuperando e poi vendendo i componenti dei pannelli, secondo la US Environmental Protection Agency. “Elementi di questo processo di riciclaggio possono essere trovati negli Stati Uniti, ma non sta ancora accadendo su larga scala”, ha affermato l’EPA in una panoramica del settore.

Nel 2016, l’Agenzia internazionale per le energie rinnovabili (IRENA) ha previsto che entro l’inizio degli anni ’30, la quantità globale di pannelli fotovoltaici dismessi sarà pari a circa il 4% del numero di pannelli installati. Entro il 2050, il volume dei rifiuti di pannelli solari salirà ad almeno 5 milioni di tonnellate all’anno, ha affermato l’agenzia. Si prevede che la Cina, il più grande produttore mondiale di energia solare, ritirerà un totale cumulativo di almeno 13,5 milioni di tonnellate di pannelli entro il 2050, di gran lunga la quantità maggiore tra le principali nazioni produttrici di energia solare e quasi il doppio del volume che gli Stati Uniti ritireranno a quel punto, secondo il rapporto IRENA.

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Le materie prime tecnicamente recuperabili dai pannelli fotovoltaici a livello globale potrebbero valere complessivamente 450 milioni di dollari (in termini del 2016) entro il 2030, secondo il rapporto, circa pari al costo delle materie prime necessarie per produrre circa 60 milioni di nuovi pannelli, o 18 gigawatt di potenza- capacità di generazione. Entro il 2050, afferma il rapporto, il valore recuperabile potrebbe superare complessivamente i 15 miliardi di dollari.

Per ora, tuttavia, i riciclatori solari devono affrontare sfide economiche, tecnologiche e normative significative. Parte del problema, afferma Curtis di NREL, è la mancanza di dati sui tassi di riciclaggio dei pannelli, che ostacola potenziali risposte politiche che potrebbero fornire maggiori incentivi agli operatori delle fattorie solari per riciclare i pannelli a fine vita piuttosto che scaricarli.

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Un altro problema è che la procedura di lisciviazione con caratteristiche di tossicità, un metodo approvato dall’EPA utilizzato per determinare se un prodotto o un materiale contiene elementi pericolosi che potrebbero disperdersi nell’ambiente, è notoriamente difettosa. Di conseguenza, alcuni proprietari di parchi solari finiscono per “gestire eccessivamente” i loro pannelli come pericolosi senza effettuare una determinazione formale dei rifiuti pericolosi, ha affermato Curtis. Finiscono per pagare di più per smaltirli in discariche autorizzate a trattare rifiuti pericolosi oa riciclarli.

L’Agenzia internazionale per l’energia ha valutato se i pannelli solari che contengono piombo, cadmio e selenio avrebbero un impatto sulla salute umana se scaricati in rifiuti pericolosi o in discariche municipali e ha determinato che il rischio era basso. Tuttavia, ha affermato l’agenzia in un rapporto del 2020, i suoi risultati non costituiscono un’approvazione dello smaltimento in discarica: il riciclaggio, ha affermato, “mitigherebbe ulteriormente” le preoccupazioni ambientali.

A luglio 2022, la California aveva un solo impianto di riciclaggio che accettava pannelli solari.

NREL sta attualmente studiando un processo alternativo per determinare se i pannelli sono o meno pericolosi. “Dobbiamo capirlo perché ha sicuramente un impatto sulla responsabilità e sui costi per rendere il riciclaggio più competitivo”, ha affermato Curtis.

Nonostante queste incertezze, quattro stati hanno recentemente emanato leggi che affrontano il riciclaggio dei moduli fotovoltaici. La California, che ha il maggior numero di installazioni solari, consente di scaricare i pannelli nelle discariche, ma solo dopo che sono stati verificati come non pericolosi da un laboratorio designato, il che può costare fino a $ 1.500. A luglio 2022, la California aveva un solo impianto di riciclaggio che accettava pannelli solari.

Nello Stato di Washington, una legge progettata per fornire un modo ecologico per riciclare i pannelli fotovoltaici dovrebbe essere attuata nel luglio del 2025; I funzionari del New Jersey prevedono di pubblicare un rapporto sulla gestione dei rifiuti fotovoltaici questa primavera; e la Carolina del Nord ha ordinato ai funzionari ambientali statali di studiare lo smantellamento di progetti solari su scala industriale. (La Carolina del Nord attualmente richiede che i pannelli solari vengano smaltiti come rifiuti pericolosi se contengono metalli pesanti come l’argento o, nel caso di pannelli più vecchi, cromo esavalente, piombo, cadmio e arsenico.)

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Nell’Unione Europea, i pannelli fotovoltaici a fine vita sono stati trattati, dal 2012, come rifiuti elettronici ai sensi della direttiva UE sui rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche, nota come RAEE. La direttiva richiede a tutti gli Stati membri di rispettare gli standard minimi, ma il tasso effettivo di riciclaggio dei rifiuti elettronici varia da nazione a nazione, ha affermato Marius Mordal Bakke, analista senior per la ricerca sui fornitori di energia solare presso Rystad Energy, una società di ricerca con sede a Oslo, in Norvegia. . Nonostante questa legge, il tasso di riciclaggio del fotovoltaico dell’UE non è migliore del tasso degli Stati Uniti – circa il 10 percento – in gran parte a causa della difficoltà di estrarre materiali preziosi dai pannelli, ha affermato Bakke.

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Ma ha previsto che il riciclaggio diventerà più diffuso quando il numero di pannelli a fine vita aumenterà al punto da presentare un’opportunità commerciale, fornendo ai riciclatori materiali preziosi che possono vendere. I governi possono aiutare ad accelerare tale transizione, ha aggiunto, vietando lo smaltimento dei pannelli fotovoltaici nelle discariche e fornendo incentivi come agevolazioni fiscali a chiunque utilizzi pannelli solari.

“Ad un certo punto in futuro, vedrai un numero sufficiente di pannelli disattivati ​​che dovrai iniziare a riciclare”, ha affermato Bakke. “Diventerà redditizio da solo indipendentemente dai prezzi delle materie prime”.