Un nuovo impianto in Francia mira a estrarre argento dai vecchi pannelli solari per far sì che il recupero del materiale utile abbia un senso dal punto di vista economico e ambientale.
di Casey Crownhart
Milioni di pannelli solari sono stati installati negli ultimi due decenni e, poiché in genere durano tra i 25 e i 30 anni, molti saranno presto pronti per la pensione e probabilmentelasciati in una discarica. Ma le nuove iniziative per riciclare questi pannelli potrebbero ridurre la quantità di rifiuti e migliorare la qualità del materiale che deve essere estratto.
Solo il 10 per cento circa dei pannelli negli Stati Uniti viene riciclato: non è richiesto dalle normative federali e il riciclaggio dei dispositivi è attualmente molto più costoso del semplice smaltimento. Ma i materiali nei pannelli solari dismessi potrebbero valere ogni anno circa 2 miliardi di dollari entro il 2050. Nuove iniziative, inclusa quella di una startup francese chiamata ROSI, stanno cercando di recuperare questi materiali preziosi, in particolare argento e silicio, per rendere il riciclo dei pannelli più redditizio dal punto di vista economico.
L’espansione della produzione di energia solare è fondamentale per ridurre le emissioni in tutto il mondo. A livello globale, i pannelli solari hanno prodotto 720 terawattora di energia nel 2019, pari a circa il 3 per cento della produzione mondiale di elettricità. E ci sono voluti circa 46 milioni di tonnellate di pannelli solari per farlo.
Circa 8 milioni di tonnellate di pannelli solari dismessi potrebbero accumularsi a livello globale entro il 2030. Entro il 2050, tale numero potrebbe raggiungere gli 80 milioni. Il riciclaggio di questi pannelli potrebbe fornire una nuova fonte per i materiali che altrimenti dovrebbero essere estratti (potenzialmente in condizioni di lavoro non sicure o di sfruttamento), rendendo il solare un componente più sostenibile del puzzle dell’energia pulita.
Cosa c’è in un pannello solare?
I pannelli solari sono disposti come un sandwich con celle al centro. Circa il 90 per cento di quelli commerciali utilizza il silicio come semiconduttore, che converte la luce in elettricità. Sottili strisce di metallo, di solito argento, attraversano la superficie dei cristalli di silicio in ogni cella e conducono l’elettricità nel cablaggio di rame del pannello.
Le celle solari sono racchiuse in una barriera protettiva, solitamente una plastica trasparente chiamata EVA. Un altro strato di vetro si trova nella parte superiore e un diverso tipo di plastica, come il PET, copre la parte posteriore. Il tutto è circondato da un telaio in alluminio. Questa costruzione a strati protegge le celle dagli elementi consentendo il passaggio della luce solare, ma può essere difficile da decostruire quando i pannelli hanno raggiunto la fine della loro vita.
Una seconda vita
Alcune aziende cercano di rinnovare e riutilizzare i pannelli che hanno perso efficienza, o almeno di recuperare alcuni dei loro componenti. Il riutilizzo è il modo più semplice ed economico per “riciclare” i pannelli, il cui costo si aggira sui 22 dollari, a differenza dei 55 di quelli nuovi. Oppure i componenti del pannello usati potrebbero essere venduti per un totale fino a 18 dollari, secondo Meng Tao, professore di ingegneria all’Arizona State University e fondatore di una startup di riciclaggio di pannelli solari chiamata TG Companies.
Sebbene alcuni rivenditori offrano pannelli usati in vendita a clienti residenziali, il risparmio sui prezzi è relativo. I pannelli costituiscono, al massimo, solo circa la metà del costo di un pannello solare residenziale, con le altre apparecchiature e permessi che rappresentano il resto. Dato che i pannelli usati non generano così tanta elettricità, potrebbe non valere la pena di acquistarli.
I pannelli usati che non possono essere rivenduti sono destinati alla discarica o a qualche tipo di riciclaggio. In assenza di mandati federali, Washington ha recentemente approvato i requisiti di riciclaggio per i produttori e altri stati stanno ora valutando di fare lo stesso. L’UE, nel frattempo, richiede ai produttori di raccogliere e riciclare i pannelli solari usati e finanziare la ricerca sulle soluzioni di fine vita per la tecnologia che producono.
Alcuni impianti di smaltimento possono riciclare i pannelli solari utilizzando metodi meccanici. La maggior parte stacca i materiali dal telaio in alluminio e macina tutto il vetro, il silicio e gli altri metalli in una miscela chiamata rottame di vetro, che può essere venduta per materiali da costruzione o altre applicazioni industriali. Ma il rottame non vale molto: circa 3 dollari per pannello miscelato. E non è chiaro se ci sono acquirenti per tutto il rottame che risulterebbe dal riciclaggio di molti più pannelli solari, spiega Tao. Essere in grado di estrarre materiali puri e preziosi potrebbe aiutare a rendere il riciclaggio più redditizio.
Nel 2018 l’azienda di gestione dei rifiuti Veolia, con sede vicino a Parigi, ha aperto la prima linea di riciclaggio sviluppata appositamente per il riciclaggio dei pannelli solari. Situato a Rousset, in Francia, l’impianto utilizza anche un processo di riciclaggio meccanico, anche se più componenti vengono riciclati separatamente rispetto alle strutture che utilizzano attrezzature generali per il riciclaggio dei rifiuti elettronici. Ma alcune aziende scommettono che altri metodi, come i processi termici e chimici, saranno ancora più efficienti.
Dare valore ai vecchi pannelli
ROSI Solar, una startup francese fondata nel 2017, ha recentemente annunciato l’intenzione di costruire un nuovo impianto di riciclaggio a Grenoble, in Francia. Yun Luo, CEO di ROSI, afferma che l’azienda ha sviluppato un processo per estrarre l’argento, il silicio e altri materiali di alto valore dai pannelli usati. L’impianto dovrebbe aprire entro la fine del 2022 con un contratto di Soren, un’associazione di categoria francese.
Soren sta anche lavorando con un’azienda di logistica francese chiamata Envie 2E Aquitaine, che cercherà di trovare altri usi per i pannelli solari dismessi. Se i pannelli non sono operativi, l’azienda rimuoverà il telaio in alluminio e il vetro prima di passarli a ROSI per il riciclaggio, afferma Luo. ROSI si concentra sul recupero dell’argento e del silicio ad alta purezza, poiché questi due materiali rappresentano oltre il 60 per cento del costo di un pannello. L’azienda utilizza un processo chimico proprietario sugli strati rimanenti, concentrandosi sulla rimozione dei minuscoli fili d’argento che trasmettono elettricità attraverso un pannello solare funzionante.
Luo ha rifiutato di entrare nello specifico, ma afferma che l’azienda può recuperare quasi tutto l’argento in forma solida, quindi è più facile separarlo dagli altri metalli, come piombo e stagno. Luo afferma che l’azienda recupera anche il silicio in una forma sufficientemente pura da elaborare e riutilizzare in nuovi pannelli o batterie per veicoli elettrici. Per essere redditizia, ROSI dovrà riciclare almeno da 2.000 a 3.000 tonnellate di pannelli all’anno, afferma Luo. Soren prevede di raccogliere circa 7.000 tonnellate di pannelli nel 2021 e questo numero probabilmente raddoppierà entro il 2025.
Tuttavia, i prezzi per i materiali riciclati possono essere piuttosto volatili. In un articolo sul riciclaggio dei pannelli solari del giugno 2020, Tao ha calcolato che il valore delle materie prime che potrebbero essere estratte da un pannello usato sarebbe di circa 10 dollari. Entro giugno del 2021, afferma Tao, la cifra era arrivata a 19 dollari, a causa di un balzo del prezzo del silicio solare. Questo aumento gli ha fatto ripensare al processo di riciclaggio che sta sviluppando per la sua startup.
Questa volatilità dei prezzi significa che l’economia del riciclaggio rimane in uno stato di incertezza. E poiché l’argento è così costoso e limitato, alcuni ricercatori stanno lavorando per ridurre o addirittura sostituire l’argento nei nuovi pannelli solari. Anche se questo potrebbe far scendere ulteriormente il loro prezzo, ridurrebbe anche le ragioni economiche per il riciclaggio, dice Tao.
Ciò che resta da vedere è l’impatto ambientale delle politiche di riciclaggio. Quantificare gli effetti che avranno sull’inquinamento e sulle emissioni può aiutare a decidere il miglior approccio al problema dei rifiuti solari, afferma Garvin Heath, esperto di sostenibilità energetica del National Renewable Energy Laboratory. Heath è un esperto nell’analisi del ciclo di vita, che calcola gli impatti ambientali di una tecnologia dalla sua produzione fino alla fine della sua vita.
Il modo in cui una tecnologia influisce sull’ambiente mentre è in uso non sempre racconta tutta la storia. La produzione, il trasporto e lo smaltimento di qualsiasi tecnologia generano emissioni ed è importante tenerne conto, afferma Heath. Il modo esatto in cui un pannello viene prodotto e riciclato aiuta a determinare quanto sia realmente utile per ridurre le emissioni.
È un calcolo che dovremmo considerare per la maggior parte della tecnologia che usiamo ogni giorno, aggiunge Heath. Secondo un rapporto delle Nazioni Unite, la quantità totale di rifiuti elettronici globali potrebbe raggiungere i 120 milioni di tonnellate all’anno entro il 2050.”Tutta la tecnologia ha un ciclo di vita”, afferma Heath, “ed è importante saperlo gestire dall’inizio alla fine”.
(rp)
