Os painéis solares estão começando a morrer. O que faremos com os megatons de lixo tóxico?

Os painéis solares são uma fonte cada vez mais importante de energia renovável que desempenhará um papel essencial no combate às alterações climáticas. Eles também são peças complexas de tecnologia que se tornam 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 solar está chegando. Pelo Projetos da Agência Internacional de Energia Renovável que até 78 milhões de toneladas métricas de painéis solares terão atingido o 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 total de lixo eletrônico que a humanidade produz a cada ano, os métodos de reciclagem de eletrônicos padrão não são suficientes 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 adoção generalizada, já sabemos o que vai acontecer.

“Se não exigirmos a reciclagem, muitos dos módulos irão para aterro”, disse o pesquisador solar da Arizona State University Meng Tao , que recentemente escreveu um artigo de revisão sobre a reciclagem de painéis solares de silício, que compreende 78 por cento do mercado solar.

A maioria dos fabricantes de energia solar afirma que seus painéis durarão cerca de 020 anos, e o mundo não começou a implantar amplamente a energia solar até o início 2000 s. 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 mil toneladas de lixo eletrônico solar em toda a União Europeia a cada ano, de acordo com o diretor Jan Clyncke. Esse número inclui os 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 chegam ao fim de sua vida hoje, eles enfrentam alguns destinos possíveis. Em E.U. , os produtores são obrigados a 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 uma lei estadual em Washington, os EUA não têm mandatos de reciclagem de energia solar.

Os esforços de reciclagem voluntários liderados pela indústria são limitados em escopo. “No momento, temos certeza de que o número está próximo por cento dos painéis solares reciclados ”, disse Sam Vanderhoof, CEO da

Recycle PV Solar , uma das únicas empresas americanas dedicadas à reciclagem de PV. O resto, diz ele, vai para aterros 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 solar é essencialmente um sanduíche eletrônico. O recheio é uma fina camada de células de silício cristalino, que são isoladas e protegidas dos elementos 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 ela é gerada.

Em uma instalação típica de lixo eletrônico, esse sanduíche de alta tecnologia será tratado de forma rude. Os recicladores muitas vezes retiram a estrutura 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 por 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 esmagado.) Tao e seus colegas estimam que um reciclador desmonta um padrão, 25 – o painel de silício celular pode obter cerca de US $ 3 pelo alumínio recuperado , cobre e vidro. Vanderhoof, por sua vez, diz que o custo de reciclagem desse painel nos EUA está em qualquer lugar entre $ 12 e $ 020 – após os custos de transporte, que “muitas vezes são iguais ao custo de reciclagem”. Ao mesmo tempo, em estados que permitem isso, normalmente custa menos de um dólar despejar um painel solar 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. “Está na ordem de um – proporção para 1. ”

Se os componentes mais valiosos de um painel solar – ou seja, o silício e a prata – pudessem ser separados e purificados de forma eficiente, 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 Solar inicialmente usou um “processo de calor e um processo de moinho de bolas” que poderia recapturar mais de 78 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 “90 mais o percentual de recaptura ”, disse ele, enquanto separava muito melhor os materiais recapturados.

Alguns pesquisadores de PV querem fazer ainda melhor do que isso. Em outra revisão recente 342671383, uma equipe liderada por cientistas do National Renewable Energy Laboratory apela ao desenvolvimento de novos processos de reciclagem onde todos os metais e minerais são recuperados em alta pureza, com o objetivo de tornar a reciclagem o mais economicamente viável e ambientalmente benéfica possível. Conforme 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 têm 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 solar deve pensar em como reaproveitar os painéis sempre que possível, uma vez que os painéis solares usados ​​tendem a obter 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 E.U. está na frente sobre isso: Por meio de seus Modelos Circulares de Negócios para o Programa da Indústria de Energia Solar , a Comissão Europeia está financiando 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 bicicletas elétricas em Berlim e complexos residenciais na Bélgica.

A Recycle PV Solar também recertifica e revende os painéis em bom estado que recebe, o que, segundo Vanderhoof, ajuda a compensar o custo da reciclagem. No entanto, tanto ele quanto Tao estão preocupados que vários recicladores dos EUA estejam 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 solar cresça de forma sustentável, ela acabará por precisar de políticas e regulamentos de apoio. O E.U. O modelo de fazer com que os produtores financiem o retorno 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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