Os painéis solares estão começando a morrer. O que faremos com os megatons de lixo tóxico? | Blog Ambiental
Os painéis solares estão começando a morrer. O que faremos com os megatons de lixo tóxico?
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Os painéis solares são uma fonte cada vez mais importante de energia renovável que desempenhará um papel essencial no combate às mudanças climáticas. Eles também são peças complexas de tecnologia que se transformam em folhas grandes e volumosas de lixo eletrônico no final de suas vidas – e agora, a maior parte do mundo não tem um plano para lidar com isso.
Mas precisaremos desenvolver um em breve, porque o excesso de lixo eletrônico photo voltaic está chegando. Em 2050, o Projetos da Agência Internacional de Energia Renovável que até 78 milhões de toneladas métricas de painéis solares chegarão ao fim de sua vida útil e que o mundo estará gerando cerca de 6 milhões de toneladas métricas de novos resíduos eletrônicos solares anualmente. Embora o último número seja uma pequena fração do lixo eletrônico whole que a humanidade produz a cada ano, os métodos padrão de reciclagem de eletrônicos não funcionam bem para os painéis solares. Recuperar os materiais mais valiosos de um, incluindo prata e silício, requer soluções de reciclagem personalizadas. E se não conseguirmos desenvolver essas soluções junto com políticas que apóiem ​​sua ampla adoção, já sabemos o que vai acontecer.
"Se não exigirmos a reciclagem, muitos dos módulos irão para aterros", disse o pesquisador photo voltaic da Arizona State college Meng Tao, que recentemente escreveu um artigo de revisão na reciclagem de painéis solares de silício, que compreendem 95 por cento do mercado photo voltaic.
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Os painéis solares são compostos por células fotovoltaicas (PV) que convertem a luz photo voltaic em eletricidade. Quando esses painéis entram em aterros, recursos valiosos são desperdiçados. E porque os painéis solares contêm materiais tóxicos como chumbo, pode lixiviar à medida que se decompõem, o aterro também cria novos riscos ambientais.
A maioria dos fabricantes de energia photo voltaic afirma que seus painéis durarão cerca de 25 anos, e o mundo não começou a implementar amplamente a energia photo voltaic até o início dos anos 2000. Como resultado, um número bastante pequeno de painéis solares está sendo desativado hoje. PV CYCLE, uma organização sem fins lucrativos dedicada à devolução e reciclagem de painéis solares, coleta vários milhares de toneladas de lixo eletrônico photo voltaic em toda a União Europeia a cada ano, de acordo com o diretor Jan Clyncke. Esse número inclui painéis solares que chegaram ao fim de sua vida útil, mas também aqueles que foram desativados precocemente porque foram danificados durante uma tempestade, tiveram algum tipo de defeito de fabricante ou foram substituídos por um modelo mais novo e mais eficiente.
Quando os painéis solares chegarem ao fim de sua vida hoje, eles enfrentarão alguns destinos possíveis. Debaixo Lei da UE, os produtores devem garantir que seus painéis solares sejam reciclados de maneira adequada. No Japão, Índia e Austrália, os requisitos de reciclagem estão em andamento. Nos Estados Unidos, é o Velho Oeste: com exceção de um Lei estadual em Washington, os EUA não têm mandatos de reciclagem de energia photo voltaic. Esforços de reciclagem voluntários liderados pela indústria são limitados em escopo. "No momento, estamos bastante confiantes de que o número gira em torno de 10 por cento dos painéis solares reciclados", disse Sam Vanderhoof, CEO da Reciclar PV photo voltaic, uma das únicas empresas americanas que se dedicam à reciclagem de PV. O restante, diz ele, vai para aterros sanitários ou é exportado para o exterior para reutilização em países em desenvolvimento com proteção ambiental fraca.
Mesmo quando a reciclagem acontece, há muito espaço para melhorias. Um painel photo voltaic é essencialmente um sanduíche eletrônico. O recheio é uma fina camada de células de silício cristalino, que são isoladas e protegidas das intempéries em ambos os lados por folhas de polímeros e vidro. Tudo é montado em uma moldura de alumínio. Na parte traseira do painel, uma caixa de junção contém fiação de cobre que canaliza a eletricidade à medida que é gerada.
Em uma instalação típica de lixo eletrônico, esse sanduíche de alta tecnologia será tratado de maneira impolite. Os recicladores geralmente retiram a moldura do painel e sua caixa de junção para recuperar o alumínio e o cobre e, em seguida, trituram o resto do módulo, incluindo o vidro, polímeros e células de silício, que são revestidos com um eletrodo de prata e soldados com estanho e chumbo. (Como a grande maioria dessa mistura em peso é vidro, o produto resultante é considerado um vidro impuro e triturado.) Tao e seus colegas estimam que um reciclador desmontando um painel de silício de 60 células padrão pode obter cerca de US $ 3 pelo produto recuperado alumínio, cobre e vidro. Vanderhoof, por sua vez, diz que o custo da reciclagem desse painel nos Estados Unidos está entre US $ 12 e US $ 25 – após os custos de transporte, que "muitas vezes equivalem ao custo de reciclar". Ao mesmo tempo, em estados que permitem isso, normalmente custa menos de um dólar despejar um painel photo voltaic em um aterro de resíduos sólidos.
"Acreditamos que o grande ponto cego nos EUA para a reciclagem é que o custo excede em muito a receita", disse Meng. "É da ordem de uma proporção de 10 para 1".
Se os componentes mais valiosos de um painel photo voltaic – ou seja, o silício e a prata – pudessem ser separados e purificados com eficiência, isso poderia melhorar a relação custo / receita. Um pequeno número de recicladores solares fotovoltaicos dedicados está tentando fazer isso. A Veolia, que administra a única usina de reciclagem fotovoltaica de silício em escala comercial do mundo 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 photo voltaic inicialmente usava um "processo de aquecimento e um processo de moinho de bolas" que poderia recapturar mais de 90 por cento dos materiais presentes em um painel, incluindo prata de baixa pureza e silício. Mas a empresa recentemente recebeu alguns novos equipamentos de seus parceiros europeus que podem fazer "recaptura de mais de 95%", disse ele, enquanto separa os materiais recapturados muito melhor.
Alguns pesquisadores de PV querem fazer ainda melhor do que isso. Em outra revisão recente papel, uma equipe liderada por cientistas do nationwide Renewable power Laboratory apela ao desenvolvimento de novos processos de reciclagem onde todos os metais e minerais são recuperados com alta pureza, com o objetivo de tornar a reciclagem o mais economicamente viável e ambientalmente benéfica possível. Como explica o autor do estudo, Garvin Heath, tais processos podem incluir o uso de tratamentos químicos ou térmicos 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 metais residuais.
"O que pedimos é o que chamamos de sistema de reciclagem integrado de alto valor", disse Heath a Grist. "Alto valor significa que queremos recuperar todos os materiais constituintes que tenham valor desses módulos. Integrado refere-se a um processo de reciclagem que pode ir atrás de todos esses materiais e não precisa se espalhar de um reciclador para o outro. "
Além de desenvolver melhores métodos de reciclagem, a indústria photo voltaic deve pensar em como reaproveitar os painéis sempre que possível, uma vez que os painéis solares usados ​​tendem a ter um preço mais alto do que os metais e minerais dentro deles (e uma vez que a reutilização geralmente requer menos energia do que a reciclagem ) Como é o caso da reciclagem, a UE está na frente nisso: Por meio de seu Modelos circulares de negócios para a indústria de energia photo voltaic programa, a Comissão Europeia está a financiar uma série de projetos de demonstração mostrando como os painéis solares de telhados e fazendas solares podem ser reaproveitados, incluindo para alimentar estações de carregamento de e-bike em Berlim e complexos residenciais na Bélgica.
A Recycle PV photo voltaic também certifica e revende os painéis em boas condições que recebe, o que, diz 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 usados ​​com controle de baixa qualidade no exterior para países em desenvolvimento. "E esses países normalmente não têm regulamentos para lixo eletrônico", disse Tao. "Então, eventualmente, você está despejando seu problema em um país pobre."
Para que a indústria de reciclagem de energia photo voltaic 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 devolução e a reciclagem de painéis solares pode ser um bom modelo para os EUA emularem. Mas antes que isso aconteça, os legisladores dos EUA precisam reconhecer que o problema existe e está cada vez maior, e é por isso que Vanderhoof passa muito tempo educando-os.
"Precisamos enfrentar o fato de que os painéis solares falham com o tempo, e há muitos deles por aí", disse ele. "E o que fazemos quando eles começam a falhar? Não é certo jogar essa responsabilidade sobre o consumidor, e é aí que estamos agora. "
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