A co veškerý odpad?

Autor: Rachel A. Meidl, Mathilde Saada

S tlaky klimatických změn a naléhavostí začlenit alternativní zdroje energie, jako je vítr a slunce, zastiňuje fixace na údajné výhody technologií energetického přechodu do očí bijící realitu – absence strategie pro identifikaci a kvantifikaci dalších externalit životního cyklu, jako je odpad. likvidace nebo dopady na životní prostředí.

Energetický průmysl, vlády a společnost musí ještě plně porozumět množství přicházejícího odpadu a dlouhodobým dopadům spojeným se solárními fotovoltaickými systémy na konci životnosti. Pokud je udržitelná a kruhová budoucnost preferovanou cestou vpřed, je nezbytné řízené nakládání s panely na konci životnosti v povolených zařízeních na recyklaci, zpracování a likvidaci.

Co je v sázce: Sluneční odpad

Očekává se, že kumulativní projekce solárního odpadu po celém světě dosáhnou do roku 78 přibližně 2050 milionů tun. Mnohé z těchto předpovědí však předpokládají plnou životnost panelů 25–30 let a neberou v úvahu brzkou výměnu, rychlé zastarávání a rozsáhlé předčasné vyřazení z provozu způsobené solárními panely. daňové úlevy, kompenzační sazby, cena instalace, nepříznivé povětrnostní události a role Číny, které by nakonec mohly tato čísla posunout ještě výše. Kromě atraktivních daňových dotací, které vedly k masivnímu a bezprecedentnímu růstu solární energie, se účinnost přeměny panelů rok od roku zlepšovala díky výrobním inovacím v Číně, která dominuje a ovládá solární trh. V USA byla solární energie prezentována jako kritické řešení v boji proti změně klimatu, atraktivní investice pro společnosti a investory, která je v souladu s jejich environmentálními sociálními cíli a cíli správy a řízení a vytváří pracovní místa. 

Ale hrozící objemy odpadu jsou v rozporu s oběhovým hospodářstvím a představují hrozbu pro globální a národní cíle udržitelnosti. 

Rozbor solárního fotovoltaického (PV) panelu a pochopení jeho anatomie odhalí vysoce integrovaný systém, díky kterému je demontáž a recyklace nákladným, komplikovaným a energeticky a na zdroje náročný proces. Složení panelu zahrnuje hliník, sklo, složité plasty a řadu kovů, včetně kadmia, chrómu, olova, selenu a stříbra, mimo jiné, které zůstávají neupravené a neupravené, mohou kontaminovat půdy a prosakovat do systémů podzemních vod. Vzhledem k přítomnosti těžkých kovů a dalších složek, které překračují regulační prahové hodnoty pro toxicitu, mohou být panely po skončení životnosti klasifikovány jako federálně regulovaný nebezpečný odpad podle zákona o ochraně a obnově zdrojů, což je zákon upravující nakládání s nebezpečným odpadem. Tato klasifikace zařazuje solární panely do celého spektra předpisů Agentury pro ochranu životního prostředí USA pro nebezpečný odpad a přináší řadu přísných regulačních povinností, které činí klasifikaci, skladování, manipulaci a přepravu panelů za účelem recyklace nebo likvidace podle stávajících zákonů nákladnou a zatěžující.

Problém konce životního cyklu odráží nedostatek ekonomicky životaschopných a udržitelných možností konce životnosti, přičemž převládajícími metodami jsou skládkování, spalování nebo „darování“ (dobrovolná recyklace) na sekundární trhy, které přesouvají zátěž nakládání s odpady na rozvoj ekonomiky. 

Složitost procesu solární recyklace

Recyklace solárních fotovoltaických zařízení je velmi složitá a může jít o proces náročný na energii a zdroje, který vytváří vlastní odpad a emise (obrázek 1). Recyklační technologie, zejména v USA, jsou stále rodící se a cenově nedostupné, což omezuje konečné možnosti likvidace na skládku, spalování a export – což jsou nejlevnější způsoby s velkým náskokem. Vzhledem k označení „nebezpečný odpad“ současné předpisy vyžadují, aby odpadní solární panely byly spravovány kvalifikovanými přepravci a v povolených zařízeních pro zpracování, skladování, likvidaci a recyklaci. Vzhledem k předpokládaným objemům solárního odpadu není jisté, zda jsou stávající zařízení na nebezpečný odpad a recyklační zařízení dostatečná pro zvládnutí přílivu panelů vzhledem k vleklým lhůtám pro povolování umístění, výstavby a rozsahu recyklačních zařízení v USA. 

Tyto složité regulační překážky spolu s přímými náklady na recyklaci podporují opouštění, nelegální skládky a hromadění odpadních solárních panelů, zatímco se objevují dostupnější možnosti. Přestože je obtížné získat přesné údaje kvůli nesprávné klasifikaci panelů jako elektronický odpad (elektronický odpad) nebo jiných materiálů, nedostatku mechanismů sledování a transparentnosti údajů, odhaduje se, že v USA se recykluje ~ 10 % solárních panelů. není jasné, zda se toto číslo promítá do výsledků úplné nebo částečné recyklace.

Přestože průmysl solární recyklace čelí problémům s nedostatečnými vstupy, vysokými provozními náklady a nízkou ziskovostí kvůli malým koncentracím cenných materiálů, existuje potenciál pro silný trh solární recyklace, pokud by existovala spolupráce v infrastruktuře a dodavatelském řetězci pro sběr, zpracování a prodej různé komponenty. Žádné z těchto ujednání však v současnosti neplatí. Měly by být vyvinuty nové cirkulární obchodní modely a vytvořeny sekundární trhy založené na recyklovaném, znovu použitém a regenerovaném křemíku, kovech a materiálech pro panely druhé životnosti a další aplikace, které formalizují hodnotové řetězce opětovného použití, opravy a repasování v solárním fotovoltaickém průmyslu. 

Zdroj: Z různých zdrojů sestavil Rachel Meidl a Mathilde Saada.

Budoucí regulační modely v USA

Národní rámec pro solární odpad na konci životnosti v USA neexistuje, ale po vzoru Kalifornie EPA v současné době zvažuje, zda by panely s ukončenou životností měly být regulovány jako „univerzální odpad“, což je kategorie nebezpečného odpadu se zjednodušeným předpisy, jejichž cílem je snížit zátěž managementu a usnadnit sběr a recyklaci. Kalifornie je prvním státem, který reguluje solární panely na konci životnosti jako univerzální odpad a jejich nedávný zákon by mohl sloužit jako model pro budoucí rozvoj národního rámce pro recyklaci solárního odpadu a plán, který by ostatní státy měly následovat. Havaj, Severní Karolína a Rhode Island také zvažují pravidla pro řízení solárních panelů s cílem stimulovat recyklaci. Tento rámec není prvořadý pouze pro země OECD, ale je rozhodující pro rozvojové ekonomiky, které zažívají nebývalý růst solární energie (např. Čína a Indie), protože v těchto regionech světa chybí formální sítě pro likvidaci odpadu, recyklační infrastruktura a předpisy. . Vzhledem k tomu, že se objevuje průmysl solární recyklace a na trh vstupuje řada hráčů, bude jednou z největších výzev přidělení odpovědnosti za obrovské množství nahromaděného osiřelého odpadu. 

Řízení na úrovni systémů pro oběhové hospodářství

Recyklace – nebo správná likvidace nebezpečných materiálů, pokud recyklace není možná – je skutečně nezbytnou součástí oběhového hospodářství. V první řadě však potřebujeme podpůrné předpisy, které budou motivovat ke sběru a řádnému nakládání se solárním odpadem po skončení jeho životnosti. To může pomoci vybudovat kapacitu solární recyklace, zatímco průmysl a sekundární trhy se rozšíří jako součást komplexní infrastruktury na konci životnosti. Investiční pobídky by měly být rovněž zváženy v rámci souboru řešení na podporu rozvoje průmyslu solární recyklace. 

Ve spěchu dekarbonizace a elektrifikace naší společnosti je nakládání s odpady často přehlíženo. Existují příležitosti pro vývoj správně vymezených metodologií, které zohledňují dopady životního cyklu napříč celým dodavatelským řetězcem běžně ignorovaných faktorů solárních zařízení, jako je využití půdy, ztráta biologické rozmanitosti, environmentální spravedlnost, vodní hospodářství a globální doprava. Technologie, jako je blockchain, mohou navíc poskytnout velký impuls pro transparentní a odpovědnou správu panelů na konci životnosti. Je životně důležité, abychom plánovali, připravovali a navrhovali energetické systémy pro opětovné použití, obnovu, repasování a recyklaci v současnosti, jinak riskujeme vytvoření nových ekologických, sociálních a ekonomických zátěží v budoucnosti.

Rachel A. Meidl, LP.D., CHMM, je odborníkem v oblasti energetiky a životního prostředí v Baker Institute-Center pro energetické studie Rice University. Předtím byla jmenována zástupkyní přidruženého správce pro Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration, agenturu amerického ministerstva dopravy. 

Mathilde Saada je výzkumným asistentem v Centru energetických studií Bakerova institutu na Rice University a magisterským studentem magisterského programu pro globální záležitosti Rice University.