Nowy pomysł na skuteczny recykling paneli fotowoltaicznych?

Energia słoneczna jest kluczem do rozwiązania problemu zmian klimatycznych, jednak aby sama technologia była zrównoważona, musi nadawać się do recyklingu. Niestety, na ten moment, kiedy panel słoneczny „umiera” prawdopodobnie spotka go jeden z dwóch losów: niszczarka lub wysypisko śmieci.

Naukowcy z Uniwersytetu Stanu Arizona (ASU) mają ambitny plan na dokonanie zmian. Opracowują oni nowy proces recyklingu, który wykorzystuje chemikalia do odzyskiwania cennych metali i materiałów. To głównie srebro i krzem. Dzięki temu rozwiązaniu recykling będzie bardziej atrakcyjny ekonomicznie.

Zespół otrzymał już dwuletnią dotację w wysokości 485 tys. dolarów od Biura Zaawansowanej Produkcji działającego w ramach Departamentu Energii USA. Pieniądze mają pomóc w weryfikacji pomysłu, który ma położyć podwaliny pod pilotażowy zakład recyklingu w ciągu najbliższych trzech lat. Fundusze są dostarczane przez ASU i firmę energetyczną First Solar, która służy jako doradca przemysłowy w projekcie. Jeśli wszystko pójdzie po myśli naukowców, czystszy i bardziej opłacalny recykling energii słonecznej może trafić na rynek bardzo szybko. Wydarzy się to gdy pierwsza fala paneli słonecznych stanie się odpadem.

– Zwiększamy produkcję czystej energii, produkując też więcej technologii. Myślenie o jej recyklingu pod koniec życia staje się jeszcze ważniejsze – powiedziała Diana Bauer, zastępca dyrektora Biura Zaawansowanej Produkcji w DOE.

Recyklingowe błędy

Choć stosunkowo niewiele paneli słonecznych do tej pory się zużyło, eksperci mówią, że większość z nich ląduje na wysypiskach śmieci, co powoduje utratę cennych metali i innych surowców wtórnych. Meng Tao – badacz zrównoważonego rozwoju energii słonecznej w ASU, który przewodzi nowym wysiłkom w zakresie recyklingu – dokonał ciekawych szacowań. Według niego, świat może stanąć w obliczu niedoboru co najmniej jednego z tych utraconych metali na długo przed zbudowaniem wszystkich paneli słonecznych potrzebnych do przejścia z paliw kopalnych na energię słoneczną.

– Nawet jeśli panele słoneczne są dziś poddawane jakiejś formie recyklingu, najważniejsze materiały nie są odzyskiwane. Zamiast tego firmy zajmujące się recyklingiem paneli popełniają błąd – usuwają one aluminiową ramę trzymającą urządzenie razem, zdejmują miedziane przewody z tyłu i niszczą sam panel, tworząc tak zwany „solar hash”. Produkt ten jest później sprzedawany jako pokruszone szkło. Te trzy rzeczy – aluminium, miedź i tłuczone szkło – mogą kosztować firmy trzy dolary za jeden panel – twierdzi M. Tao dodając, że przedsiębiorstwa, z którymi rozmawiał twierdzą, iż recykling panelu po jego demontażu i transporcie kosztuje nawet 25 dolarów. A to dla nich za dużo.

Przyszłości leży w chemii

Nowy proces recyklingu paneli słonecznych, który odzyskuje więcej metali i minerałów, może znacznie poprawić ekonomię. Tao i jego współpracownicy proponują rozwiązanie, w którym ogniwa krzemowe wielkości koperty wewnątrz paneli są najpierw oddzielane od otaczających ich arkuszy polimerów i szkła za pomocą gorącego stalowego ostrza.

Oczekująca na opatentowanie mieszanka chemiczna jest dziełem TG Companies. To start-up zajmujący się recyklingiem, którego współzałożycielem jest sam Tao. Proces kończy się na wydobyciu srebra, cyny, miedzi, ołowiu z ogniw i krzemu.

Tao dodaje, że odzyskując ołów proces ten może również potencjalnie wyeliminować zagrożenie dla środowiska. Naukowiec twierdzi, że TG Companies opracowało już technologię odzyskiwania 100 proc. srebra, cyny, miedzi i ołowiu z ogniw słonecznych. Wspomniana dotacja od DOE pozwoli jego zespołowi na dalszą optymalizację procesu recyklingu paneli słonecznych. Dodatkowo, Tao będzie mógł sprawdzić, czy można odzyskać krzem o wystarczająco wysokiej czystości. Przyda się to, aby wyprodukować nowe ogniwa bez przechodzenia przez energochłonny etap oczyszczania.

Jeśli wszystko pójdzie dobrze w ciągu najbliższych dwóch lat, następnym krokiem będzie przyciągnięcie inwestorów prywatnych. Mają oni wtedy sfinansować instalacje pilotażowe, które przeprowadzą proces recyklingu ok. 100 tys. paneli słonecznych rocznie.

Srebro z paneli?

Karsten Wambach – założyciel organizacji non-profit PV CYCLE, zajmującej się recyklingiem paneli słonecznych – wypowiedział się na temat wymienionych działań. Niemiec twierdzi, że „podejście oparte na zielonej chemii” proponowane przez Tao i jego współpracowników, ma „duży potencjał w zakresie odzyskiwania cennych materiałów wtórnych i przyczyniania się do ochrony środowiska”.

Wambach jednocześnie zauważa, że odzyskanie całego srebra i innych metali śladowych w panelach słonecznych „może nie być w pełni osiągalne”. Może wydarzyć się tak z powodu strat podczas procesu oddzielania ogniw krzemowych od polimerów. Kluczowe będą tu cięcia kosztów. W zależności od ceny srebra, Tao uważa, że jego proces może odzyskać od 10 do 15 dolarów za jeden panel.

– Jednak szacowania te mogą szybko się zmienić – ostrzega Wambach. – Jeśli producenci będą z czasem używać mniej srebra w panelach słonecznych, to nawet 15 dolarów za sztukę prawdopodobnie nie pokryje pełnych kosztów likwidacji i recyklingu.

Ostatnią przeszkodą, o jakiej mówi Wambach, jest to, że po prostu nie ma dziś tak wielu paneli słonecznych, które są już zdemontowane. Chociaż fakty są takie, że w 2016 r. na całym świecie istniało mniej niż 0,5 mln ton odpadów paneli. Międzynarodowa Agencja Energii Odnawialnej przewiduje, że do 2030 r. liczba ta może wzrosnąć do 8 mln ton.

Na podstawie tych prognoz i danych dotyczących wartości metali i minerałów w każdym panelu, Tao i jego koledzy przedstawili nowe szacowania. Do 2028 r. odpady paneli słonecznych będą zawierać materiały nadające się do recyklingu o wartości ponad miliarda dolarów.

Żródła: android.com, theverge.com