Ridurre la dipendenza europea dalle materie prime critiche, in particolare dal silicio essenziale per la produzione di pannelli solari è l’obiettivo di Resilex, un progetto finanziato dall’Unione Europea che coinvolge numerosi partner, tra cui l’Università Norvegese di Scienza e Tecnologia (NTNU) e l’italiana ETA di Firenze.
Per approfondire i contenuti e le innovazioni di Resilex, abbiamo intervistato Maria Wallin e Katarina Jakovljevic, ricercatrici del Dipartimento di Scienza dei Materiali e Ingegneria dell’NTNU, che ci hanno fornito una panoramica tecnica del progetto.
Chiudere il cerchio del silicio
«L’obiettivo principale è ridurre la dipendenza dell’UE dalle materie prime critiche per la produzione di pannelli solari», spiegano le due ricercatrici. «Per migliorare la resilienza e la sostenibilità della catena del valore delle materie prime critiche in Europa, Resilex mira a rafforzare ogni parte della catena del valore del silicio attraverso il miglioramento tecnologico di tutti i suoi processi».
Un elemento chiave è il riciclo dei pannelli fotovoltaici e del Si-kerf, ovvero la polvere di segatura generata durante la lavorazione del silicio, per ottenere nuovamente silicio ad alta purezza. «Il silicio prodotto viene valutato sia per applicazioni fotovoltaiche che per batterie».
Dal laboratorio alla scala industriale
Il progetto si è evoluto notevolmente nel tempo: “Presso l’NTNU, il silicio di elevata purezza ottenuto con il nostro processo è stato ottimizzato su scala di laboratorio (scala di grammo) prima di produrre il materiale su scala pilota (scala di 100 kg) e infine di raffinare il materiale fino a ottenere un lingotto di silicio con una purezza del 99,999% utilizzando il metodo di crescita Czocharalski”.
Si tratta di un risultato che ora è pronto per l’utilizzo industriale. “Resilex si sta avvicinando al suo ultimo anno di vita, quindi l’attenzione si è spostata dai progetti pilota su piccola scala a quelli su larga scala, e ora ci si concentra sullo sviluppo di solidi casi aziendali e di modelli ambientali (LCA) per i processi sviluppati”.
Le sfide del riciclo
Riciclare il silicio non è semplice. La difficoltà maggiore? “Sviluppare un metodo più ecologico per riciclare i rifiuti fotovoltaici e trasformarli in nuovi prodotti fotovoltaici con le stesse funzionalità di quelli presenti sul mercato”.
In questo senso, la NTNU ha messo a punto il processo brevettato SisAl, che consente il riciclo efficiente del Si-kerf: “L’obiettivo principale di NTNU in Resilex è il riciclaggio di Si-kerf e l’ottenimento di High-purity Silicon (HP-Si) attraverso diverse fasi di raffinazione. L’HP-Si viene poi inviato al partner francese CEA per la produzione di un lingotto più puro e, successivamente, di celle fotovoltaiche”.
Verso un’economia circolare del silicio, gli impatti economici e ambientali potenziali sono significativi: «Un migliore utilizzo delle materie prime significa una minore estrazione di materie prime, quindi una minore quantità di materie prime da lavorare successivamente”.
Il contesto normativo, intanto, spinge in questa direzione: “La legge sulle materie prime critiche (Green Deal dell’UE, ecc.) fornisce un quadro favorevole per il riuso e il riciclo del silicio”.
L’Italia e l’orizzonte europeo
E in Italia? Il potenziale c’è, ma servono nuove sinergie: “Per realizzare il progetto in Italia o in altri Paesi, è necessario stabilire nuovi modelli di business circolari tra i raccoglitori di rottami, tra cui riciclatori di fotovoltaico e di alluminio, e l’industria del silicio e dell’acciaio”.
Secondo le ricercatrici, “sarebbe vantaggioso costruire solide relazioni con i potenziali utenti finali dell’HP-Si prodotto, i produttori di fotovoltaico e di batterie. Affinché l’Europa diventi più indipendente dagli altri continenti, si dovrebbe prendere in considerazione la possibilità di riportare la produzione di fotovoltaico in Europa per garantire il controllo dell’intera catena del valore”.
Concludono Wallin e Jakovljevic: “Si spera che Resilex contribuisca ad aumentare il tasso di riciclaggio del fotovoltaico e che dal processo si ottengano prodotti redditizi. Se riusciremo a creare un impianto Resilex in Europa, saremo meno dipendenti da altri Paesi, ad esempio dalla Cina”.
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