Riciclo dei Vecchi Pannelli Solari: il modello australiano

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La gestione sostenibile dei pannelli solari giunti a fine vita è una delle sfide della transizione verso un futuro energetico green. La soluzione arriva dall'Australia, dove i rifiuti fotovoltaici si trasformano in una risorsa.

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L'energia solare prodotta attraverso sistemi fotovoltaici è una risorsa chiave per la transizione verso un futuro energetico sostenibile, ma con la crescente adozione di questa tecnologia sorgono nuove sfide legate alla gestione dei pannelli vecchi.

Da problema a risorsa: l'idea dell'Australia

Uno studio recente focalizzato sui rifiuti fotovoltaici in Australia ha evidenziato la prospettiva di convertire questi scarti in una risorsa, offrendo così una nuova opportunità di gestione e di riciclo di questi rifiuti.

L'Australia è una terra virtuosa in tema di produzione di energia solare, visto che ha aumentato la capacità installata a un ritmo significativo dal 2010 e potrebbe raggiungere i 75 GW entro il 2030.

Con all'attivo 30 GW installati nel 2000 su 3,3 milioni di abitazioni e con una durata prevista di 25 anni, il Paese si ritroverà presto ad affrontare la gestione dei pannelli solari che raggiungono la fine del loro ciclo di vita.

Gli esperti dell'Università del Nuovo Galles del Sud (UNSW) prevedono che, con l'ampia adozione dell'energia solare in Australia, sarà necessario gestire più del doppio dei 2-3 milioni di tonnellate di pannelli solari arrivati a fine vita precedentemente stimati.

Perché si prevede il doppio delle stime precedenti?

I dati forniti dall'Australian Photovoltaic Institute e dal Clean Energy Regulator usati dal team dell'UNSW indicano una crescita costante della capacità installata dal 2001 al 2021, mettendo in evidenza come i sistemi su piccola scala tendano ad avere una vita media inferiore rispetto ai sistemi su grande scala, complici gli incentivi governativi e la pressione dei venditori verso la sostituzione anticipata dei moduli.

L'idea dell'Australia è trasformare le tonnellate di rifiuti fotovoltaici in una risorsa: da un lato forniranno materiali per produrre nuovi moduli mentre dall'altro lato potrebbero trasformarsi in “miniere” di minerali.

Il riciclaggio inizia con la separazione dei pannelli dal telaio in alluminio e lo smontaggio di componenti elettriche e inverter. Dopo averle triturate, le celle solari vengono sottposte al processo di separazione elettrostatica in modo da ottenere una miscela composta principalmente da argento, rame, alluminio e silicio. Il materiale recuperato viene lavorato da un impianto specializzato per la purificazione e il trattamento successivo.

I materiali preziosi contenuti nei pannelli fotovoltaici

All'interno dei pannelli fotovoltaici si nascondono argento, rame, silicio, vetro e alluminio. Più in particolare, dai pannelli fotovoltaici standard, che pesano circa 22 kg, è possibile recuperare in media 0,1 kg di schede elettroniche, 0,2 kg di metalli misti, 1,7 kg di plastica, 2,8 kg di silicio, 2,9 kg di alluminio e 13,8 kg di vetro.

A tal proposito, la School of Photovoltaics and Renewable Energy Engineering dell'UNSW ha redatto il “Solar photovoltaic waste and resource potential projections in Australia, 2022–2050”, un documento che evidenzia il potenziale dei pannelli solari giunti a fine vita.

I ricercatori stimano che l'argento e l'alluminio ricavati dai moduli fotovoltaici arrivati a fine vita riusciranno a soddisfare una parte considerevole della domanda futura di energia fotovoltaica. Si prevede che entro 5 anni possano coprire il 30%, entro circa 15 anni il 50% ed entro il 2050 potrebbero raggiungere addirittura il 100%.

La valorizzazione dei materiali provenienti dai moduli fotovoltaici giunti a fine vita non solo assicurerà un approvvigionamento sostenibile per la produzione futura di nuovi moduli, ma contribuirà anche a ridurre la dipendenza dall'estrazione mineraria.

A cos'altro serviranno i componenti ricavati dai pannelli EoL?

Oltre a costituire la base per realizzare nuovi pannelli solari, i materiali estratti potrebbero essere impiegati nella produzione di prodotti di cui c'è richiesta. Per esempio, il silicio potrà essere utilizzato per la costruzione di batterie per le auto.

Gli autori dello studio sottolineano l'importanza di pianificare tempestivamente la gestione dei rifiuti fotovoltaici prima che sopraggiunga il picco di 1 milione di tonnellate, previsto entro il 2038, includendo la logistica, i metodi di riciclaggio appropriati e le politiche volte a promuovere la circolarità nell'industria PV.

Se dovessero finire in discarica, i materiali andrebbero persi e l'estrazione di nuove materie prime comporterebbe un aumento delle emissioni di CO2, uno dei motivi principali per cui si producono sistemi fotovoltaici e più in generale si va verso l'impiego di energie rinnovabili.

EoL, la fine del ciclo di vita dei pannelli solari

I pannelli solari permettono di trasformare la luce solare in energia pulita, ma la fine del loro ciclo di vita (End-of-Life, EoL) rischia di trasformarli da risorsa a rifiuto.

Col trascorrere del tempo, gli elementi costitutivi dei pannelli solari possono deteriorarsi a causa dell'esposizione agli agenti atmosferici, quali pioggia, vento, neve e luce solare diretta.

Di anno in anno, inoltre, si osserva una diminuzione della capacità dei pannelli di trasformare la luce solare in elettricità, poiché le celle fotovoltaiche subiscono un deterioramento nel tempo a causa di fenomeni quali la degradazione della giunzione p-n e la perdita di materiali fotosensibili.

In aggiunta, le oscillazioni di temperatura possono compromettere le prestazioni dei componenti e la longevità dei pannelli solari.

Qual è la situazione dei rifiuti fotovoltaici in Italia?

In Europa esistono sia regole che disciplinano lo smaltimento degli impianti fotovoltaici che limiti nell'uso delle discariche (lasciandole come soluzione ultima).

Negli ultimi anni, si è registrata la nascita di vari impianti di recupero e riciclo, legando l'opportunità di recuperare i materiali all'attenzione spesa nello smontaggio del pannello e nella separazione corretta dei materiali che lo compongono.

Il rapporto di Italia Solare conferma la crescita dell'energia fotovoltaica del 2023 in Italia con oltre 373 mila impianti collegati nel settore residenziale e in ambito commerciale e industriale e una potenza complessiva di 5,23 GW, più del doppio rispetto al 2022.

Il successo del fotovoltaico ha aperto la porta al problema dell'aumento della produzione di rifiuti fotovoltaici anche in Italia che, secondo le stime, passerà da 100 tonnellate del 2015 a 1 milione di tonnellate entro il 2040.

Per affrontare questa sfida, varie aziende stanno lavorando alla risoluzione dei materiali “critici” (come per esempio le plastiche complesse) e a metodi di riciclo di quasi il 100% dei componenti dei pannelli solari dismessi.

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