Nguồn:greenbiz.com
Các tấm pin mặt trời có tuổi thọ từ 25 đến 30 năm nhưng chúng chứa các kim loại quý, bao gồm bạc và đồng. Với sự gia tăng các tấm pin hết hạn dự kiến sẽ sớm xuất hiện, các công ty đang nổi lên tìm cách tái chế các vật liệu có thể tái sử dụng và giữ các tấm pin này không bị đưa vào bãi chôn lấp.
Tại Odessa, Texas, các công nhân của một công ty khởi nghiệp có tên SolarCycle dỡ hàng những chiếc xe tải chở các tấm quang điện sắp hết tuổi thọ mới được hái từ các trang trại năng lượng mặt trời thương mại trên khắp nước Mỹ. Họ tách các tấm ra khỏi khung nhôm và hộp điện, sau đó đưa chúng vào máy tách kính ra khỏi vật liệu nhiều lớp đã giúp tạo ra điện từ ánh sáng mặt trời trong khoảng một phần tư thế kỷ.
Tiếp theo, các tấm này được nghiền, cắt nhỏ và trải qua một quy trình được cấp bằng sáng chế để chiết xuất các vật liệu có giá trị - chủ yếu là bạc, đồng và silicon tinh thể. Những thành phần đó sẽ được bán, cũng như nhôm và kính có giá trị thấp hơn, thậm chí có thể được sử dụng trong thế hệ tấm pin mặt trời tiếp theo.
Quá trình này cung cấp một cái nhìn thoáng qua về những gì có thể xảy ra với sự gia tăng dự kiến của các tấm pin mặt trời đã ngừng hoạt động xuất phát từ một ngành đại diện cho nguồn năng lượng phát triển nhanh nhất ở Hoa Kỳ. Ngày nay, khoảng 90% các tấm pin ở Hoa Kỳ đã mất hiệu suất. do tuổi tác hoặc bị lỗi, cuối cùng sẽ được đưa vào các bãi chôn lấp vì lựa chọn đó tốn một phần chi phí tái chế chúng.
Tuy nhiên, những người ủng hộ việc tái chế ở Mỹ cho rằng việc tăng cường tái sử dụng các vật liệu có giá trị như bạc và đồng sẽ giúp thúc đẩy nền kinh tế tuần hoàn, trong đó chất thải và ô nhiễm được giảm thiểu bằng cách liên tục tái sử dụng vật liệu. Theo báo cáo năm 2021 của Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL), việc tái chế các tấm pin PV cũng có thể làm giảm nguy cơ các bãi chôn lấp rò rỉ chất độc ra môi trường; tăng tính ổn định của chuỗi cung ứng phụ thuộc nhiều vào nhập khẩu từ Đông Nam Á; giảm chi phí nguyên liệu thô cho năng lượng mặt trời và các loại hình sản xuất khác; và mở rộng cơ hội thị trường cho các nhà tái chế Hoa Kỳ.
Các tấm pin mặt trời của Hoa Kỳ sắp ngừng hoạt động vào năm 2030 sẽ bao phủ khoảng 3,000 sân bóng đá ở Mỹ.
Tất nhiên, việc tái sử dụng các tấm nền đã xuống cấp nhưng vẫn hoạt động tốt là một lựa chọn tốt hơn. Hàng triệu tấm pin này được đưa đến các quốc gia đang phát triển, trong khi những tấm khác được tái sử dụng ở gần nhà hơn. Ví dụ: SolarCycle đang xây dựng một nhà máy điện cho nhà máy ở Texas sẽ sử dụng các mô-đun đã được tân trang lại.
Viễn cảnh về tình trạng dư thừa các tấm pin đã hết hạn trong tương lai đang thúc đẩy một số nhà tái chế năng lượng mặt trời nỗ lực giải quyết sự không phù hợp giữa sự tích tụ công suất năng lượng tái tạo hiện tại của các tiện ích, thành phố và công ty tư nhân - hàng triệu tấm pin được lắp đặt trên toàn cầu mỗi năm - và một thiếu cơ sở vật chất có thể xử lý loại vật liệu này một cách an toàn khi nó hết thời gian sử dụng, trong khoảng 25 đến 30 năm.
Theo báo cáo hàng quý mới nhất của Hiệp hội Công nghiệp Năng lượng Mặt trời và công ty tư vấn Wood Mackenzie, công suất năng lượng mặt trời trên tất cả các phân khúc ở Mỹ dự kiến sẽ tăng trung bình 21% mỗi năm từ năm 2023 đến năm 2027. Sự gia tăng dự kiến sẽ được hỗ trợ bởi Đạo luật giảm lạm phát mang tính bước ngoặt năm 2022, cùng với các hỗ trợ khác cho năng lượng tái tạo, sẽ cung cấp khoản tín dụng thuế 30% cho việc lắp đặt năng lượng mặt trời tại khu dân cư.
Theo ước tính của NREL, diện tích được bao phủ bởi các tấm pin mặt trời được lắp đặt ở Hoa Kỳ tính đến năm 2021 và sẽ ngừng hoạt động vào năm 2030 sẽ bao phủ khoảng 3,000 sân bóng đá ở Mỹ. Taylor Curtis, nhà phân tích pháp lý và quản lý tại phòng thí nghiệm cho biết: “Đó là một sự lãng phí đáng kể”. Tuy nhiên, tỷ lệ tái chế của ngành này, ở mức dưới 10%, kém xa so với những dự báo lạc quan về tốc độ tăng trưởng của ngành.
Đến năm 2050, giá trị nguyên liệu thô thu được từ các tấm pin mặt trời có thể vượt quá 15 tỷ USD.
Jesse Simons, người đồng sáng lập SolarCycle, sử dụng khoảng 30 người và bắt đầu hoạt động vào tháng 12, cho biết các bãi chôn lấp chất thải rắn thường tính phí từ 1 đến 2 USD để tiếp nhận một tấm pin mặt trời, tăng lên khoảng 5 USD nếu vật liệu này được coi là chất thải nguy hại. Ngược lại, công ty của ông tính phí 18 USD cho mỗi tấm. Simons, cựu giám đốc của Sierra Club, cho biết: Khách hàng sẵn sàng trả mức giá đó vì họ có thể không tìm được bãi chôn lấp được cấp phép tiếp nhận chất thải nguy hại và chịu trách nhiệm pháp lý về nó, đồng thời vì họ muốn giảm thiểu tác động đến môi trường của các tấm pin cũ của họ. .
SolarCycle cung cấp cho khách hàng bản phân tích môi trường cho thấy lợi ích của việc tái chế tấm pin. Ví dụ, tái chế nhôm sử dụng năng lượng ít hơn 95% so với sản xuất nhôm nguyên chất, vốn phải chịu chi phí khai thác nguyên liệu thô, bauxite, sau đó vận chuyển và tinh chế nó.
Công ty ước tính rằng việc tái chế mỗi tấm pin sẽ tránh được lượng khí thải 97 pound CO2; con số này tăng lên hơn 1,5 tấn CO2 nếu một tấm pin được tái sử dụng. Theo quy định được đề xuất của Ủy ban Chứng khoán và Giao dịch, các công ty đại chúng sẽ phải tiết lộ những rủi ro liên quan đến khí hậu có khả năng tác động đáng kể đến hoạt động kinh doanh của họ, bao gồm cả phát thải khí nhà kính.
Được tách ra khỏi các tấm pin mặt trời tại nhà máy SolarCycle, nhôm được bán tại một bãi kim loại gần đó. Thủy tinh được bán với giá chỉ vài xu mỗi tấm để tái sử dụng trong các sản phẩm cơ bản như chai, nhưng Simons hy vọng cuối cùng anh sẽ có đủ số đó để bán với giá cao hơn cho một nhà sản xuất tấm pin mặt trời mới.
Tính đến tháng 7, California chỉ có 1 nhà máy tái chế chấp nhận tấm pin mặt trời.
Ông cho biết silicon tinh thể, được sử dụng làm vật liệu cơ bản trong pin mặt trời, cũng có giá trị phục hồi. Mặc dù nó phải được tinh chế để sử dụng trong các tấm pin trong tương lai nhưng việc sử dụng nó sẽ tránh được các tác động môi trường của việc khai thác và xử lý silicon mới.
SolarCycle là một trong năm công ty duy nhất ở Hoa Kỳ được SEIA liệt kê là có khả năng cung cấp dịch vụ tái chế. Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ, ngành công nghiệp này vẫn còn ở giai đoạn sơ khai và vẫn đang tìm cách kiếm tiền từ việc phục hồi và sau đó bán các thành phần bảng điều khiển. EPA cho biết: “Các thành phần của quy trình tái chế này có thể được tìm thấy ở Hoa Kỳ, nhưng nó vẫn chưa diễn ra trên quy mô lớn”.
Năm 2016, Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA) dự báo rằng vào đầu những năm 2030, số lượng tấm PV ngừng hoạt động trên toàn cầu sẽ bằng khoảng 4% số lượng tấm được lắp đặt. Cơ quan này cho biết đến những năm 2050, khối lượng rác thải từ tấm pin mặt trời sẽ tăng lên ít nhất 5 triệu tấn mỗi năm. Trung Quốc, nhà sản xuất năng lượng mặt trời lớn nhất thế giới, dự kiến sẽ loại bỏ tổng cộng ít nhất 13,5 triệu tấn tấm pin vào năm 2050, cho đến nay là số lượng lớn nhất trong số các quốc gia sản xuất năng lượng mặt trời lớn và gần gấp đôi khối lượng mà Mỹ sẽ loại bỏ vào thời điểm đó, theo báo cáo của IRENA.
Báo cáo cho thấy, các nguyên liệu thô có thể thu hồi về mặt kỹ thuật từ các tấm PV trên toàn cầu có thể trị giá tổng cộng 450 triệu USD (theo điều kiện năm 2016) vào năm 2030, tương đương với chi phí nguyên liệu thô cần thiết để sản xuất khoảng 60 triệu tấm pin mới, hoặc 18 gigawatt điện- công suất phát điện. Báo cáo cho biết đến năm 2050, giá trị có thể thu hồi được có thể vượt quá 15 tỷ USD.
Tuy nhiên, hiện tại, các nhà tái chế năng lượng mặt trời phải đối mặt với những thách thức đáng kể về kinh tế, công nghệ và quy định. Curtis của NREL cho biết một phần của vấn đề là do thiếu dữ liệu về tỷ lệ tái chế tấm pin, điều này cản trở các phản ứng chính sách tiềm năng có thể mang lại nhiều động lực hơn cho các nhà khai thác trang trại năng lượng mặt trời để tái chế các tấm pin đã hết tuổi thọ thay vì vứt bỏ chúng.
Một vấn đề khác là Quy trình lọc đặc tính độc tính - một phương pháp được EPA phê duyệt dùng để xác định xem một sản phẩm hoặc vật liệu có chứa các yếu tố nguy hiểm có thể rò rỉ ra môi trường hay không - được biết là có lỗi. Do đó, một số chủ trang trại năng lượng mặt trời cuối cùng đã "quản lý quá mức" các tấm pin của họ vì nguy hiểm mà không đưa ra quyết định chính thức về chất thải nguy hại, Curtis nói. Cuối cùng, họ phải trả nhiều tiền hơn để xử lý chúng tại các bãi chôn lấp được phép xử lý chất thải nguy hại hoặc tái chế chúng.
Cơ quan Năng lượng Quốc tế đã đánh giá liệu các tấm pin mặt trời có chứa chì, cadmium và selen có ảnh hưởng đến sức khỏe con người hay không nếu được thải vào bãi rác thải nguy hại hoặc bãi chôn lấp của thành phố và xác định rủi ro là thấp. Tuy nhiên, cơ quan này cho biết trong một báo cáo năm 2020, những phát hiện của họ không phải là sự ủng hộ cho việc chôn lấp: Họ tuyên bố rằng việc tái chế sẽ "giảm thiểu hơn nữa" những lo ngại về môi trường.
NREL đang nghiên cứu một quy trình thay thế để xác định xem các tấm pin có nguy hiểm hay không. Curtis nói: “Chúng tôi cần phải tìm ra điều đó vì nó chắc chắn ảnh hưởng đến trách nhiệm pháp lý và chi phí để khiến việc tái chế trở nên cạnh tranh hơn”.
Bất chấp những điều không chắc chắn này, bốn bang gần đây đã ban hành luật giải quyết vấn đề tái chế mô-đun PV. California, nơi có nhiều cơ sở lắp đặt năng lượng mặt trời nhất, cho phép vứt các tấm pin vào bãi chôn lấp, nhưng chỉ sau khi chúng được một phòng thí nghiệm được chỉ định xác minh là không nguy hiểm, với chi phí có thể lên tới 1.500 USD. Tính đến tháng 7, California chỉ có một nhà máy tái chế chấp nhận các tấm pin mặt trời.
Tại bang Washington, một đạo luật được thiết kế nhằm cung cấp một phương pháp tái chế các tấm pin mặt trời một cách thân thiện với môi trường sẽ được thực thi vào tháng 7 năm 2025; Các quan chức New Jersey dự kiến sẽ đưa ra báo cáo về việc quản lý chất thải PV vào mùa xuân này; và Bắc Carolina đã chỉ đạo các quan chức môi trường của bang nghiên cứu việc ngừng hoạt động các dự án năng lượng mặt trời quy mô tiện ích. (Bắc Carolina yêu cầu các tấm pin mặt trời phải được xử lý như chất thải nguy hại nếu chúng chứa kim loại nặng như bạc hoặc - trong trường hợp các tấm pin cũ - crom hóa trị sáu, chì, cadmium và asen.)
Tại Liên minh Châu Âu, kể từ năm 2012, các tấm quang điện hết hạn sử dụng đã được xử lý như chất thải điện tử theo chỉ thị về chất thải thiết bị điện và điện tử của EU, được gọi là WEEE. Marius Mordal Bakke, nhà phân tích cấp cao về nghiên cứu nhà cung cấp năng lượng mặt trời tại Rystad Energy, một công ty nghiên cứu có trụ sở tại Oslo, Na Uy, cho biết chỉ thị này yêu cầu tất cả các quốc gia thành viên phải tuân thủ các tiêu chuẩn tối thiểu, nhưng tỷ lệ tái chế rác thải điện tử thực tế ở mỗi quốc gia lại khác nhau. . Bakke cho biết, bất chấp luật này, tỷ lệ tái chế PV của EU không tốt hơn tỷ lệ của Mỹ - khoảng 10% - phần lớn là do khó khăn trong việc trích xuất các vật liệu có giá trị từ các tấm pin.
Nhưng ông dự đoán rằng việc tái chế sẽ trở nên phổ biến hơn khi số lượng tấm pin hết tuổi thọ tăng đến mức mang lại cơ hội kinh doanh, cung cấp cho các nhà tái chế những vật liệu có giá trị mà họ có thể bán. Ông nói thêm, các chính phủ có thể giúp đẩy nhanh quá trình chuyển đổi đó bằng cách cấm thải bỏ các tấm pin PV tại các bãi chôn lấp và đưa ra các ưu đãi như giảm thuế cho bất kỳ ai sử dụng tấm pin mặt trời.
Bakke nói: “Tại một thời điểm nào đó trong tương lai, bạn sẽ thấy đủ số lượng tấm pin ngừng hoạt động đến mức bạn phải bắt đầu tái chế”. "Nó sẽ tự sinh lãi bất kể giá cả hàng hóa như thế nào."
