Saulės baterijos pradeda mirti. Ką darysime su toksiškų šiukšlių megatonomis?

Saulės baterijos yra vis svarbesnis atsinaujinančios energijos šaltinis, kuris vaidins svarbų vaidmenį kovojant su klimato kaita. Tai taip pat sudėtingos technologijos, kurios gyvenimo pabaigoje tampa dideliais, dideliais kiekiais elektroninių atliekų – ir šiuo metu didžioji pasaulio dalis neturi plano, kaip su tuo susidoroti.

Tačiau netrukus turėsime jį sukurti, nes ateina saulės e-atliekų trūkumas. Iki 2050 m. Tarptautinė atsinaujinančios energijos agentūra prognozuoja, kad iki 78 milijonų metrinių tonų saulės kolektorių bus baigtas jų gyvenimas ir kad pasaulyje kasmet susidarys apie 6 milijonai metrinių tonų naujų saulės elektroninių atliekų. Nors pastarasis skaičius yra nedidelė visos žmonijos kiekvienais metais susidarančios elektroninių atliekų dalis, standartiniai elektronikos perdirbimo metodai nepanaikina saulės kolektorių. Norint susigrąžinti vertingiausias medžiagas, įskaitant sidabrą ir silicį, reikia specialių perdirbimo sprendimų. Ir jei mums nepavyks sukurti tų sprendimų kartu su politika, palaikančia jų plačią paplitimą, mes jau žinome, kas nutiks.

„Jei neįpareigosime perdirbti, daugelis modulių pateks į sąvartynus“, – sakė Arizonos valstijos universiteto saulės tyrinėtojas Mengas Tao, neseniai parašęs apžvalgos dokumentą apie silicio saulės baterijų, kurios sudaro 95 proc. Saulės rinkos, perdirbimą.

Saulės baterijos yra sudarytos iš fotovoltinių elementų, kurie saulės šviesą paverčia elektra. Kai šios plokštės patenka į sąvartynus, vertingi ištekliai eina veltui. Kadangi saulės baterijose yra toksiškų medžiagų, pvz., Švino, kurios gali išsisklaidyti, kai jos skyla, sąvartynai taip pat kelia naujų pavojų aplinkai.

Dauguma saulės gamintojų teigia, kad jų plokštės tarnaus apie 25 metus, o pasaulis pradėjo plačiai naudoti saulės energiją tik 2000-ųjų pradžioje. Todėl šiandien gana mažas saulės kolektorių eksploatavimo nutraukimas. Pasak režisieriaus Jano Clyncke’o, „PV CYCLE“, ne pelno organizacija, skirta saulės kolektorių grąžinimui ir perdirbimui, visoje Europos Sąjungoje kasmet surenka kelis tūkstančius tonų e. Saulės atliekų. Šis skaičius apima saulės baterijas, kurių amžius baigėsi, bet ir tas, kurios buvo anksti nutrauktos, nes audros metu buvo apgadintos, turėjo kažkokių gamintojo defektų arba buvo pakeistos naujesniu, efektyvesniu modeliu.

Kai saulės baterijos šiandien baigiasi savo gyvenimo pabaiga, jos laukia keli galimi likimai. Pagal ES įstatymus gamintojai privalo užtikrinti, kad jų saulės baterijos būtų tinkamai perdirbtos. Japonijoje, Indijoje ir Australijoje atliekami perdirbimo reikalavimai. Jungtinėse Valstijose tai laukiniai vakarai: išskyrus Vašingtono valstijos įstatymą, JAV neturi jokių saulės energijos perdirbimo įgaliojimų. Savanoriškos, pramonės vadovaujamos perdirbimo pastangos yra ribotos. „Šiuo metu esame įsitikinę, kad sunaudojama apie 10 proc. Perdirbtų saulės kolektorių“, – sakė vienas iš vienintelių JAV įmonių, užsiimančių PV perdirbimu, generalinis direktorius Sam Vanderhoof. Likusieji, jo teigimu, patenka į sąvartynus arba eksportuojami į užsienį pakartotiniam naudojimui besivystančiose šalyse, kuriose aplinkos apsauga yra silpna.

Net tada, kai perdirbama, daug ką galima tobulinti. Saulės baterija iš esmės yra elektroninis sumuštinis. Užpildas yra plonas kristalinio silicio elementų sluoksnis, kuris yra izoliuotas ir apsaugotas nuo elementų iš abiejų pusių polimerų ir stiklo lakštais. Visa tai laikoma kartu su aliuminio rėmu. Skydelio gale, jungiamojoje dėžutėje yra vario laidai, kurie nukreipia elektrą, kai ji gaminama.

Įprastoje elektroninių atliekų tvarkymo įstaigoje šis aukštųjų technologijų sumuštinis bus traktuojamas žiauriai. Perdirbėjai dažnai nuima skydo rėmą ir jo jungiamąją dėžę, kad gautų aliuminį ir varį, tada susmulkina likusį modulį, įskaitant stiklą, polimerus ir silicio elementus, kurie padengiami sidabro elektrodu ir lituojami alavo ir švino pagalba. (Kadangi didžioji šio mišinio masės dalis yra stiklas, gautas produktas laikomas nešvariu, susmulkintu stiklu.) Tao ir jo kolegos skaičiuoja, kad perdirbėjas, išardęs standartinę 60 ląstelių silicio plokštę, už regeneruotą gali gauti apie 3 USD. aliuminis, varis ir stiklas. Tuo tarpu Vanderhoofas sako, kad šios plokštės perdirbimo kaina JAV yra nuo 12 iki 25 USD – po transportavimo išlaidų, kurios „dažnai prilygsta perdirbimo sąnaudoms“. Tuo pačiu metu valstybėse, kurios tai leidžia, saulės kolektoriaus išmetimas į kietųjų atliekų sąvartyną paprastai kainuoja mažiau nei dolerį.

„Mes manome, kad didelė JAV akloji vieta perdirbant yra ta, kad kaina gerokai viršija pajamas”, – sakė Mengas. „Tai santykis 10: 1.“

Jei būtų galima efektyviai atskirti ir išvalyti vertingesnius saulės kolektoriaus komponentus – būtent silicį ir sidabrą, tai galėtų pagerinti tą išlaidų ir pajamų santykį. Tai bando padaryti nedidelis skaičius saulės baterijų perdirbėjų. „Veolia“, valdanti vienintelę pasaulyje komercinio masto silicio PV perdirbimo gamyklą Prancūzijoje, susmulkina ir šlifuoja plokštes, o tada naudoja optinę techniką, kad gautų mažai gryną silicį. Pasak Vanderhoofo, „Recycle PV Solar“ iš pradžių naudojo „šilumos procesą ir rutulinį malimo procesą“, kuris galėjo atgauti daugiau nei 90 procentų skyde esančių medžiagų, įskaitant mažai gryną sidabrą ir silicį. Tačiau bendrovė neseniai iš savo partnerių iš Europos gavo keletą naujų įrenginių, kurie gali „95 ir daugiau procentų susigrąžinti“, – sakė jis, tuo tarpu daug geriau atskyrė atgautas medžiagas.

Kai kurie PV tyrėjai nori padaryti dar geriau. Kitame neseniai paskelbtame apžvalgos dokumente Nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos mokslininkų vadovaujama grupė ragina kurti naujus perdirbimo procesus, kuriuose visi metalai ir mineralai būtų išgaunami labai grynai, kad perdirbimas būtų kuo ekonomiškai naudingesnis ir kuo naudingesnis aplinkai. Kaip paaiškina pagrindinis tyrimo autorius Garvinas Heathas, tokie procesai gali apimti karščio ar cheminio apdorojimo būdus, kad stiklas būtų atskirtas nuo silicio elementų, o po to taikyti kitus cheminius ar elektrinius metodus siliciui ir įvairiems mikroelementams atskirti ir išvalyti.

„Tai, ko mes raginame, yra tai, ką mes vadiname didelės vertės integruota perdirbimo sistema”, – sakė Heathas Gristui. „Didelė vertė reiškia, kad mes norime išgauti visas sudedamąsias medžiagas, kurios turi vertę iš šių modulių. „Integrated“ reiškia perdirbimo procesą, kuris gali vykti po visų šių medžiagų ir nereikalingas perkelti iš vieno perdirbėjo į kitą “.

Be to, kad būtų kuriami geresni perdirbimo metodai, saulės pramonė turėtų galvoti apie tai, kaip įmanoma panaudoti plokštes, nes naudotos saulės baterijos gali kainuoti didesnę kainą nei jose esantys metalai ir mineralai (o kadangi pakartotinis naudojimas paprastai reikalauja mažiau energijos nei perdirbimas) ). Kaip ir perdirbimo atveju, ES priešinasi šiai sričiai: vykdydama Saulės energijos pramonės programos žiedinius verslo modelius, Europos Komisija finansuoja daugybę demonstracinių projektų, parodančių, kaip galima panaudoti stogų ir saulės ūkių saulės baterijas. , įskaitant elektra varomų dviračių įkrovimo stotelių Berlyne ir būstų kompleksų Belgijoje maitinimą.

„Recycle PV Solar“ taip pat iš naujo sertifikuoja ir perparduoda gautas geros būklės plokštes, kurios, pasak Vanderhoofo, padeda kompensuoti perdirbimo išlaidas. Tačiau tiek jis, tiek Tao yra susirūpinę, kad įvairūs JAV perdirbėjai besivystančioms šalims parduoda naudotus saulės kolektorius su žemos kokybės kontrole užsienyje. „Ir tose šalyse paprastai nėra elektronikos atliekų reglamentavimo“, – sakė Tao. „Taigi galų gale jūs išmetate savo problemą į vargingą šalį“.

Norint, kad saulės energijos perdirbimo pramonė augtų tvariai, jai galiausiai reikės palaikančios politikos ir taisyklių. ES modelis, pagal kurį gamintojai finansuoja saulės baterijų atsiėmimą ir perdirbimą, gali būti geras JAV pavyzdys. Tačiau prieš tai atsitiks, JAV įstatymų leidėjai turi pripažinti, kad problema egzistuoja ir tik didėja, todėl Vanderhoofas daug laiko praleidžia juos ugdydamas.

„Turime susidurti su tuo, kad saulės baterijos laikui bėgant sugenda ir jų yra daug“, – sakė jis. „O ką mes darome, kai jiems pradeda žlugti? Neteisinga mesti šią atsakomybę vartotojui, ir mes esame šiuo metu “.