Dar toate deșeurile?

De Rachel A. Meidl, Mathilde Saada

Odată cu presiunile schimbărilor climatice și urgența de a încorpora resurse alternative de energie, cum ar fi eolianul și solarul, fixarea pe presupusele beneficii ale tehnologiilor de tranziție energetică umbrește realitatea flagrantă - o absență a unei strategii privind identificarea și cuantificarea altor externalități ale ciclului de viață, cum ar fi deșeurile. eliminarea sau impactul asupra mediului.

Industria energetică, guvernele și societatea nu au înțeles încă pe deplin cantitățile de deșeuri primite și impacturile pe termen lung asociate cu fotovoltaicele solare la sfârșitul duratei de viață. Dacă un viitor sustenabil și circular este calea preferată de urmat, este necesară gestionarea controlată a panourilor scoase din uz în instalațiile de reciclare, tratare și eliminare permise.

Ce este în joc: deșeurile solare

Se anticipează că previziunile cumulate ale deșeurilor solare la nivel mondial vor ajunge la aproximativ 78 de milioane de tone până în 2050. Cu toate acestea, multe dintre aceste previziuni presupun o durată de viață completă de 25-30 de ani a panourilor și nu țin cont de înlocuirea timpurie, uzura rapidă și dezafectarea prematură pe scară largă determinată de energia solară. credite fiscale, rate de compensare, preț de instalare, evenimente meteorologice severe și rolul Chinei care ar putea în cele din urmă să împingă aceste cifre și mai sus. Pe lângă subvențiile fiscale atractive care au dus la o creștere solară masivă și fără precedent, eficiența de conversie a panourilor s-a îmbunătățit an de an, datorită inovațiilor de producție din China, care domină și controlează piața solară. În SUA, energia solară a fost prezentată ca o soluție critică pentru combaterea schimbărilor climatice, o investiție atractivă pentru companii și investitori, care se aliniază cu obiectivele lor sociale și de guvernanță de mediu și un creator de locuri de muncă. 

Dar volumele de deșeuri care se profilează sunt contrare unei economii circulare și reprezintă o amenințare la adresa obiectivelor de sustenabilitate la nivel mondial și național. 

Disecția unui panou solar fotovoltaic (PV) și înțelegerea anatomiei acestuia dezvăluie un sistem extrem de integrat, care face ca demontarea și reciclarea să fie un proces costisitor, complicat și consumator de energie și resurse. Compoziția unui panou include aluminiu, sticlă, materiale plastice complexe și un sortiment de metale, inclusiv cadmiu, crom, plumb, seleniu și argint, printre altele, care, lăsate netratate și negestionate, pot contamina solurile și pot scurge în sistemele de apă subterană. Din cauza prezenței metalelor grele și a altor constituenți care depășesc pragurile de reglementare pentru toxicitate, panourile scoase din uz pot fi clasificate drept deșeuri periculoase reglementate la nivel federal în conformitate cu Legea privind conservarea și recuperarea resurselor, statutul care guvernează gestionarea deșeurilor periculoase. Această clasificare aduce panourile solare în întregul spectru al reglementărilor privind deșeurile periculoase ale Agenției pentru Protecția Mediului din SUA și implică o serie de obligații de reglementare stricte care fac ca clasificarea, depozitarea, manipularea și transportul panourilor pentru reciclare sau eliminare, în conformitate cu legislația existentă, să fie costisitoare și împovărătoare.

Problema sfârșitului ciclului de viață reflectă lipsa de opțiuni de sfârșit de viață viabile din punct de vedere economic și durabil, metodele predominante fiind depozitarea deșeurilor, incinerarea sau „donarea” (reciclare voluntară) către piețele secundare care transferă povara gestionării deșeurilor către dezvoltarea economii. 

Complexitatea procesului de reciclare solară

Reciclarea instalațiilor fotovoltaice solare este extrem de complexă și poate fi un proces consumator de energie și resurse, care generează propriile deșeuri și emisii (Figura 1). Tehnologiile de reciclare, în special în SUA, sunt încă în curs de dezvoltare și costuri prohibitive, ceea ce limitează opțiunile finale de eliminare la depozitarea deșeurilor, incinerare și export - căile cele mai puțin costisitoare cu o marjă largă. Datorită desemnării „deșeuri periculoase”, reglementările actuale impun ca panourile solare deșeuri să fie gestionate de transportatori calificați și în instalații de tratare, depozitare, eliminare și reciclare permise. Având în vedere volumele proiectate de deșeuri solare, este incert dacă instalațiile de reciclare și deșeurile periculoase existente sunt adecvate pentru a gestiona afluxul de panouri, având în vedere termenele prelungite de autorizare pentru amplasarea, construirea și scalarea instalațiilor de reciclare în SUA. 

Aceste obstacole complexe de reglementare, împreună cu costul direct al reciclării, încurajează abandonul, aruncarea ilegală și depozitarea deșeurilor de panouri solare, în timp ce apar opțiuni mai accesibile. Deși cifrele precise sunt dificil de obținut din cauza clasificării greșite a panourilor ca deșeuri electronice (deșeuri electronice) sau alte materiale, lipsei mecanismelor de urmărire și transparenței datelor, estimările sunt că ~10% din panourile solare sunt reciclate în SUA și este nu este clar dacă această cifră se traduce în rezultate de reciclare totală sau parțială.

Deși industria de reciclare solară se confruntă cu provocări de inputuri insuficiente, costuri de operare ridicate și profitabilitate scăzută din cauza concentrațiilor mici de materiale valoroase, există potențialul pentru o piață puternică de reciclare solară dacă ar exista colaborări în infrastructură și lanțul de aprovizionare pentru a colecta, procesa și vinde diverse componente. Cu toate acestea, niciunul dintre aceste aranjamente nu este în vigoare în prezent. Ar trebui dezvoltate noi modele de afaceri circulare și să se stabilească piețe secundare bazate pe siliciu, metale și materiale reciclate, reutilizate și recuperate pentru panouri de a doua viață și alte aplicații care oficializează lanțurile valorice de reutilizare, reparare și remanufactură în industria fotovoltaică solară. 

Sursa: Compilat din diverse surse de Rachel Meidl și Mathilde Saada.

Viitoarele modele de reglementare în SUA

Nu există un cadru național pentru deșeurile solare scoase din uz în SUA, dar urmând exemplul Californiei, EPA analizează în prezent dacă panourile scoase din uz ar trebui reglementate ca „deșeuri universale”, o categorie de deșeuri periculoase cu raționalizare. reglementări menite să reducă sarcinile de management și să faciliteze colectarea și reciclarea. California este primul stat care reglementează panourile solare scoase din uz ca deșeuri universale, iar legea lor recentă ar putea servi drept model pentru dezvoltarea viitoare a unui cadru național de reciclare a deșeurilor solare și un model pe care să-l urmeze alte state. Hawaii, Carolina de Nord și Rhode Island iau în considerare și reguli pentru guvernarea panourilor solare pentru a stimula reciclarea. Acest cadru nu este primordial doar pentru țările OCDE, ci și esențial pentru economiile în curs de dezvoltare care se confruntă cu o creștere fără precedent a energiei solare (de exemplu, China și India), deoarece rețelele oficiale de eliminare a deșeurilor, infrastructura de reciclare și reglementările lipsesc în aceste regiuni ale lumii. . Pe măsură ce industria de reciclare solară apare și numeroși jucători intră pe piață, una dintre cele mai mari provocări va fi atribuirea responsabilității pentru cantitatea mare de deșeuri orfane acumulate. 

Management la nivel de sisteme pentru o economie circulară

Reciclarea – sau eliminarea adecvată a materialelor periculoase dacă reciclarea nu este posibilă – este într-adevăr o componentă esențială a unei economii circulare. Cu toate acestea, în primul rând, avem nevoie de reglementări care să stimuleze colectarea și gestionarea adecvată a deșeurilor solare la sfârșitul vieții. Acest lucru poate ajuta la dezvoltarea capacității de reciclare solară, în timp ce industria și piețele secundare se extind ca parte a unei infrastructuri cuprinzătoare la sfârșitul vieții. Stimulentele pentru investiții ar trebui, de asemenea, luate în considerare în suita de soluții pentru a încuraja dezvoltarea industriei de reciclare solară. 

În goana de a decarboniza și electriza societatea noastră, gestionarea deșeurilor este adesea trecută cu vederea. Există oportunități pentru dezvoltarea unor metodologii bine definite care să țină cont de impactul ciclului de viață pe întregul lanț de aprovizionare a factorilor ignorați în mod obișnuit ai instalațiilor solare, cum ar fi utilizarea terenurilor, pierderea biodiversității, justiția mediului, gestionarea apei și transportul global. În plus, tehnologii precum blockchain pot oferi un impuls extraordinar pentru gestionarea transparentă și responsabilă a panourilor de sfârșit de viață. Este vital să planificăm, să pregătim și să proiectăm sisteme energetice pentru reutilizare, recuperare, remanufacturare și reciclare în prezent, altfel riscăm să creăm noi sarcini de mediu, sociale și economice în viitor.

Rachel A. Meidl, LP.D., CHMM, este bursier în domeniul energiei și mediului la Institutul Baker-Centrul pentru Studii Energetice al Universității Rice. A fost numită anterior administrator adjunct adjunct pentru Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration, o agenție a Departamentului de Transport din SUA. 

Mathilde Saada este asistent de cercetare la Centrul pentru Studii Energetice de la Institutul Baker al Universității Rice și student la master la Masterul în Afaceri Globale al Universității Rice.