Em formação

Os painéis solares estão começando a se tornar um problema de lixo tóxico

Os painéis solares estão começando a se tornar um problema de lixo tóxico

Os painéis solares são uma fonte cada vez mais importante de energia renovável que desempenhará um papel essencial na luta contra as alterações climáticas. Eles também são peças complexas de tecnologia que se transformam em pedaços grandes e volumosos de lixo eletrônico no final de suas vidas e, no momento, a maior parte do mundo não tem um plano para lidar com isso.

Mas precisaremos desenvolver um logo, porque o excesso de lixo eletrônico solar está chegando. Em 2050, a Agência Internacional de Energia Renovável projeta que até 78 milhões de toneladas métricas de painéis solares terão atingido o fim de sua vida útil e que o mundo irá gerar cerca de 6 milhões de toneladas métricas de novos resíduos eletrônicos solares anualmente. Embora o último número seja uma pequena fração do total de lixo eletrônico que a humanidade produz a cada ano, os métodos padrão de reciclagem de eletrônicos não são suficientes para os painéis solares. Recuperar os materiais mais valiosos, incluindo prata e silício, requer soluções de reciclagem personalizadas. E se não desenvolvermos essas soluções juntamente com políticas que apóiem ​​sua ampla adoção, já sabemos o que vai acontecer.

"Se não forçarmos a reciclagem, muitos módulos irão para aterros", disse o pesquisador solar da Arizona State University, Meng Tao, que escreveu recentemente um artigo de revisão sobre a reciclagem de painéis solares de silício, que compreende 95 por cento do mercado solar.

Os painéis solares são constituídos por células fotovoltaicas (PV) que convertem a luz solar em eletricidade. Quando esses painéis vão para aterros sanitários, recursos valiosos são desperdiçados. E como os painéis solares contêm materiais tóxicos como o chumbo, que pode vazar à medida que se decompõe, os aterros sanitários também criam novos riscos ambientais.

A maioria dos fabricantes de energia solar afirma que seus painéis durarão cerca de 25 anos, e o mundo não começou a implantar amplamente a energia solar até o início dos anos 2000. Como resultado, vários estão sendo desativados hoje. bastante pequena quantidade de painéis solares. PV CYCLE, uma organização sem fins lucrativos dedicada à recuperação e reciclagem de painéis solares, coleta vários milhares de toneladas de lixo eletrônico solar em toda a União Europeia a cada ano, de acordo com o diretor Jan Clyncke. Esse valor inclui os painéis solares que chegaram ao fim da vida útil, mas também aqueles que foram retirados de serviço precocemente por terem sido danificados em uma tempestade, tiveram algum tipo de defeito de fabricante ou foram substituídos por um modelo mais novo, e eficiente.

Quando os painéis solares chegam ao fim de sua vida hoje, eles enfrentam alguns destinos possíveis. Ao abrigo da legislação da UE, os produtores devem garantir que os seus painéis solares são reciclados corretamente. No Japão, Índia e Austrália, os requisitos de reciclagem estão em andamento. Nos Estados Unidos, é o Velho Oeste: com exceção de uma lei estadual em Washington, os EUA não têm mandato de reciclagem solar. Os esforços de reciclagem voluntária liderados pela indústria são limitados em escopo. "No momento, temos certeza de que o número está em torno de 10 por cento para painéis solares reciclados", disse Sam Vanderhoof, CEO da Recycle PV Solar, uma das únicas empresas americanas dedicadas à reciclagem fotovoltaica. O resto, diz ele, vai para aterros ou é exportado para o exterior para reaproveitamento em países em desenvolvimento com proteção ambiental fraca.

Mesmo quando a reciclagem acontece, há muito espaço para melhorias. Um painel solar é essencialmente um sanduíche eletrônico. O enchimento é uma fina camada de células de silício cristalino, que são isoladas e protegidas dos elementos em ambos os lados por polímero e folhas de vidro. Tudo é mantido em uma estrutura de alumínio. Na parte traseira do painel, uma caixa de junção contém fiação de cobre que canaliza a eletricidade conforme ela é gerada.

Os recicladores geralmente removem a estrutura do painel e sua caixa de junção para recuperar o alumínio e o cobre, em seguida, trituram o resto do módulo, incluindo o vidro, polímeros e células de silício, que são revestidos com um eletrodo de prata e eles são soldados com estanho e chumbo. (Como a grande maioria dessa mistura em peso é vidro, o produto resultante é considerado vidro esmagado impuro.) Tao e seus colegas estimam que um reciclador que desmonta um painel de silício de 60 células padrão pode obter cerca de US $ 3 pelo material recuperado: alumínio, cobre e vidro. Vanderhoof, por sua vez, diz que o custo da reciclagem desse painel nos EUA varia de US $ 12 a US $ 25, após os custos de transporte, que "muitas vezes equivalem ao custo da reciclagem". Ao mesmo tempo, nos estados que permitem isso, "achamos que o grande ponto cego nos Estados Unidos para a reciclagem é que o custo excede em muito a receita", disse Meng. "Está na ordem de uma proporção de 10 para 1."

Se os componentes mais valiosos de um painel solar, ou seja, silício e prata, pudessem ser separados e purificados com eficiência, isso poderia melhorar o custo-benefício. Um pequeno número de recicladores solares fotovoltaicos dedicados está tentando fazer isso.

Veolia, que opera a única planta de reciclagem de silício fotovoltaico em escala comercial na França, tritura e tritura painéis e, em seguida, usa uma técnica óptica para recuperar silício de baixa pureza. De acordo com Vanderhoof, Recycle PV Solar inicialmente usava um "processo de aquecimento e moinho de bolas" que poderia recuperar mais de 90 por cento dos materiais presentes em um painel, incluindo prata e silício de baixa pureza. Mas a empresa recentemente recebeu alguns novos equipamentos de seus parceiros europeus que podem fazer "mais de 95 por cento de recuperação", disse ele, enquanto separa os materiais recuperados muito melhor.

Alguns pesquisadores de PV querem fazer ainda melhor do que isso. Em outro artigo de revisão recente, uma equipe liderada por cientistas do Laboratório Nacional de Energias Renováveis ​​preconiza o desenvolvimento de novos processos de reciclagem onde todos os metais e minerais sejam recuperados com alta pureza, com o objetivo de tornar a reciclagem mais econômica. viável e tão benéfico para o meio ambiente quanto possível. Como explica o principal autor do estudo, Garvin Heath, tais processos podem incluir o uso de calor ou tratamentos químicos para separar o vidro das células de silício, seguido pela aplicação de outras técnicas químicas ou elétricas para separar e purificar o silício e vários traços de metais.

“O que estamos pedindo é o que chamamos de um sistema integrado de reciclagem de alto valor”, disse Heath a Grist. “Alto valor significa que queremos recuperar todos os materiais constituintes que tenham valor desses módulos. Integrado se refere a um processo de reciclagem que pode ir atrás de todos esses materiais e não precisa se espalhar de uma recicladora para outra ”.

Além de desenvolver melhores métodos de reciclagem, a indústria solar deve pensar em como reutilizar os painéis sempre que possível, já que os painéis solares usados ​​provavelmente terão um preço mais alto do que os metais e minerais que contêm (e desde a reutilização geralmente requer menos energia do que a reciclagem). Tal como acontece com a reciclagem, a UE está na linha da frente neste domínio: através do seu programa de modelo de negócio circular para a indústria da energia solar, a Comissão Europeia está a financiar uma série de projectos de demonstração que mostram como podem ser reutilizados. painéis solares de telhado e fazendas solares, até mesmo para alimentar estações de carregamento de bicicletas elétricas em Berlim e complexos habitacionais na Bélgica.

A Recycle PV Solar também certifica e revende os painéis não danificados que recebe, o que, segundo Vanderhoof, ajuda a compensar o custo da reciclagem. No entanto, tanto ele quanto Tao estão preocupados com o fato de vários recicladores dos EUA estarem vendendo painéis solares de segunda mão com controle de qualidade no exterior para países em desenvolvimento. "E esses países geralmente não têm regulamentações para o lixo eletrônico", disse Tao. "Então, eventualmente, você está despejando seu problema em um país pobre."

Para que a indústria de reciclagem de energia solar cresça de forma sustentável, ela acabará por precisar de políticas e regulamentos de apoio. O modelo da UE de fazer com que os produtores financiem a recuperação e reciclagem de painéis solares pode ser bom para os Estados Unidos emularem. Mas antes que isso aconteça, os legisladores dos EUA precisam reconhecer que o problema existe e só está crescendo, razão pela qual Vanderhoof passa muito tempo educando-os.

“Temos que enfrentar o fato de que os painéis solares falham com o tempo, e há muitos deles”, disse ele. “E o que fazemos quando eles começam a falhar? Não é correto atribuir essa responsabilidade ao consumidor, e é aí que estamos agora.


Vídeo: Accelerating the shift to clean energy. Bill Nussey. TEDxPeachtree (Junho 2021).