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Con l’espansione delle energie rinnovabili, lo smaltimento dei rifiuti fotovoltaici sarà un problema nel prossimo futuro, ma il riciclaggio potrebbe essere la risposta.

L’economia solare continua la sua drammatica crescita, con oltre mezzo terawatt già installato in tutto il mondo che genera elettricità pulita. Ma cosa succede ai moduli fotovoltaici (PV) alla fine della loro vita utile? 

Con una durata misurata in decenni, lo smaltimento dei rifiuti fotovoltaici può sembrare un problema per un futuro lontano. Tuttavia, l’industria crea milioni di tonnellate ogni anno e quel numero continuerà ad aumentare man mano che l’industria cresce. Il totale dei rifiuti elettronici, compresi computer, televisori e telefoni cellulari, è di circa 45 milioni di tonnellate all’anno.

Il segreto è l’economia circolare

In confronto, i rifiuti fotovoltaici nel 2050 saranno due volte superiori. Motivati ​​dalle preoccupazioni relative all’esposizione a materiali tossici, all’aumento dei costi di smaltimento e all’eccesso di capacità nelle discariche gestite da governi locali sottofinanziati, i ricercatori stanno esplorando soluzioni globali di gestione dei rifiuti solari basate su concetti come l’economia circolare.

Allo stesso tempo, la domanda di tutto, dalla sabbia ai metalli rari e preziosi, continua a crescere. Pur fornendo solo circa l’1 percento dell’elettricità globale, il fotovoltaico fa già affidamento sul 40 percento della fornitura globale di tellurio, sul 15 percento della fornitura di argento, su una grande porzione di quarzo di qualità semiconduttore e su segmenti più piccoli ma importanti di indio, zinco, stagno e provviste di gallio. Chiudere il circuito su questi metalli e abbracciare i concetti di economia circolare sarà fondamentale per il futuro del settore.

L’Europa sta aprendo la strada

Un decennio fa, i produttori europei di energia fotovoltaica hanno iniziato a partecipare a un sistema EPR volontario chiamato “Ciclo fotovoltaico”. Nel 2014, quando l’industria è entrata a far parte della Direttiva rifiuti elettronici ed elettrici (RAEE) , tutti i produttori dovevano partecipare a un programma EPR. Dal 2009, il programma EPR gestito da PV Cycle ha riciclato oltre 30.000 tonnellate di PV, e con l’istituzione di centri di raccolta, ha guidato il mercato dei moduli fotovoltaici rigenerati.

Negli Stati Uniti, non esiste una normativa federale sui rifiuti elettronici per motivare la raccolta e il riciclaggio dei rifiuti fotovoltaici. La legge federale richiede solo una gestione speciale per i moduli fotovoltaici che sono classificati come rifiuti pericolosi ai sensi della legge sulla conservazione e il recupero delle risorse .

Nel 2020, i produttori che desiderano vendere nei mercati di New York o Washington dovranno partecipare a un programma di ritiro e raccolta o EPR. Diverse agenzie californiane, uno stato con oltre la metà della capacità fotovoltaica installata delle nazioni, hanno recentemente convocato una task force per valutare le opzioni, incluso EPR, per il riciclaggio sia di PV che di batterie agli ioni di litio.

Senza chiari incentivi, il mercato del riciclaggio arranca

La sfida principale per il riciclo del fotovoltaico oggi è trovare valore nei materiali recuperati rispetto ai costi di raccolta e recupero. L’agenzia internazionale per le energie rinnovabili ha riferito che i materiali recuperati potrebbero superare i 15 miliardi di dollari (USA) entro il 2050. Ma un sistema di raccolta e recupero di rifiuti fotovoltaici conveniente in grado di recuperare materiale di alto valore rimane sfuggente. 

Gran parte del valore dei rifiuti fotovoltaici è nel telaio in alluminio e l’argento nella pasta di metallizzazione. Ottenere un riciclaggio del fotovoltaico di valore superiore richiederà esperienza nella gestione del vetro. L’80/90 percento in peso di un modulo è rappresentato dal vetro.

Il vetro riciclato può essere riportato più volte al suo valore più alto, se privo di contaminazione. La sfida oggi è che i riciclatori non sono in grado di produrre vetro di alta qualità dai rifiuti fotovoltaici a causa della contaminazione da antimonio e detriti di plastica. Il processo di riciclo sui materiali di vetro è un’area che necessita sia di innovazione nelle tecnologie di riciclaggio, sia di migliori comunicazioni tra progettisti di prodotti e gestori di rifiuti.

I segnali di mercato sono essenziali per attrarre investimenti nelle infrastrutture di riciclaggio. SolarWorld nel 2008 ha sperimentato le tecnologie di riciclaggio quando i prezzi spot del polisilicio sono aumentati negli anni 2000. 

Il silicio riciclato è diventato economico per la loro fornitura. Hanno dimostrato che il silicio riciclato ha comportato una riduzione del 50 percento dell’energia necessaria per realizzare un intero modulo fotovoltaico semplicemente utilizzando una materia prima riciclata al 100 percento. Ma questo impianto pilota è stato chiuso presto poiché la società ha dovuto lottare per competere con i produttori emergenti di fotovoltaico .

L’innovazione e le politiche pubbliche sono fondamentali

Il riciclaggio dei rifiuti fotovoltaici richiederà innovazioni nella lavorazione dei materiali e nella logistica inversa. Sono stati esplorati molti tipi di processi di recupero, incluso il riciclaggio di tutti i tipi di rifiuti fotovoltaici sfusi, rispetto a metodi specifici per particolari tecnologie fotovoltaiche. 

Anche il meccanismo ottimale per il recupero del fotovoltaico non è chiaro in questo momento. Come raccogliere al meglio i rifiuti fotovoltaici distribuiti ad un costo basso. Le migliori strategie devono ancora essere identificate.

Le misure volontarie possono funzionare, ma probabilmente non andranno abbastanza lontano. L’EPR è più efficace quando è obbligatorio perché aiuta a evitare il riciclo libero, le aziende che beneficiano del riciclaggio ma non lo pagano. Ci sono molti sostenitori dell’energia solare che vedono negativamente l’EPR obbligatorio, sostenendo che aggiunge costi al settore in quanto è in competizione con il gas naturale. Alcuni produttori hanno chiesto leggi sul riciclaggio per livellare la competizione.

First Solar dispone di impianti di riciclaggio in grado di recuperare il 95 percento dei materiali semiconduttori e quasi tutto il suo tellurio. Ciò li aiuta a soddisfare i requisiti normativi relativi al contenuto di cadmio e garantisce di tenerlo fuori dalla discarica, agendo contro la volatilità dei prezzi.

Tutte queste tendenze indicano la necessità di una progettazione del prodotto più ecologica e la responsabilità della catena di approvvigionamento per garantire la sostenibilità. 

L’energia solare è fondamentale per affrontare sia i cambiamenti climatici che la povertà energetica. Abbracciare con urgenza un approccio di economia circolare sullo smaltimento dei rifiuti fotovoltaici è necessario per supportare tali ruoli.

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