Il soffitto di cristallo del riciclaggio solare

I moduli fotovoltaici hanno già un elevato potenziale di riciclabilità. Materiali come l’alluminio o l’acciaio utilizzati per le cornici dei moduli e il rame utilizzato per il cablaggio possono essere facilmente separati da un pannello e hanno già mercati di riciclaggio ben consolidati. I moduli possono essere triturati presso impianti di riciclaggio di rifiuti elettronici o di altro tipo e possono essere recuperati diversi materiali.

Se da un lato processi di questo tipo evitano che i moduli a fine vita finiscano in discarica, dall’altro comportano un abbassamento della qualità dei materiali recuperati e poche possibilità che questi raggiungano i livelli di purezza necessari per essere reinseriti in un nuovo modulo solare o in qualsiasi altra applicazione di alto valore. Il gigante della produzione di moduli Longi conferma di utilizzare già alluminio riciclato per le sue cornici, ma vede l’integrazione di altri materiali riciclati nella sua catena di approvvigionamento come un passo importante.

Per mantenere i materiali dei pannelli solari in circolazione a tempo indeterminato è necessario un trattamento specializzato, piuttosto che trattarli con altri rifiuti. Nell’Unione Europea, i rifiuti di moduli fotovoltaici sono attualmente regolamentati dalla direttiva sui rifiuti di apparecchiature elettriche ed elettroniche (RAEE). Nella relazione annuale di PV Cycle per il 2023, l’amministratore delegato Jan Clyncke ha dichiarato che “la direttiva WEEE non è quella appropriata per i pannelli fotovoltaici. PV Cycle è a favore di un atto legislativo dedicato che si occupi esclusivamente di tutte le apparecchiature per le energie rinnovabili”.

Questa legislazione sarà fondamentale per garantire che i moduli siano destinati ai riciclatori appropriati. Dal punto di vista tecnologico, tuttavia, le aziende europee stanno facendo progressi incoraggianti per quanto riguarda la sostituzione della frantumazione con un processo in grado di separare meglio i materiali.

“Cerchiamo naturalmente di separare e riutilizzare tutti i componenti di un modulo e abbiamo imparato che la frantumazione e la successiva selezione non sono praticabili”, ha dichiarato Wolfram Palitzsch, CEO dell’azienda tedesca di riciclaggio solare Luxchemtech. “Una certa parte delle fasi del processo deve essere di natura chimica. I processi meccanici da soli non producono alla fine prodotti puri”.

Il riciclatore francese ROSI ha aperto il suo primo impianto a Grenoble nel 2023. Ora sta progettando un secondo sito nel nord della Spagna, che dovrebbe entrare in funzione all’inizio del 2025, e sta lavorando a stretto contatto con Luxchemtech e i suoi partner per entrare nel mercato tedesco. Invece di triturare, ROSI utilizza un processo di pirolisi – riscaldamento in un ambiente povero di ossigeno – per rompere l’incapsulante polimerico che tiene insieme un modulo e per separare in modo molto più efficace e pulito le celle di vetro e di silicio.

Vetro solare

Poiché costituisce la quota maggiore in termini di volume di materiali in un modulo fotovoltaico, il vetro rappresenterebbe un grande vantaggio per i produttori di energia solare – ROSI stima che circa il 70% del materiale lavorato nel suo stabilimento di Grenoble sia vetro. Esiste anche un mercato consolidato per i materiali di vetro riciclato, che sono interessanti per i produttori grazie ai potenziali risparmi energetici rispetto alla lavorazione del vetro. I severi requisiti di qualità e trasparenza del vetro solare, tuttavia, rendono difficile la lavorazione del materiale riciclato al livello richiesto. ROSI ha fatto molti progressi in questa direzione nel 2024 e afferma che i requisiti di qualità del solare possono anche essere un vantaggio quando si lavora con altri produttori di vetro.

“Il vantaggio del vetro solare è che deve essere molto trasparente”, ha dichiarato Damien Letort, responsabile commerciale di ROSI. “Quindi, a patto che si riesca a separarlo bene, la qualità del rottame di vetro riciclato che possiamo fornire è molto buona”.

Grazie al suo processo di pirolisi, ROSI è in grado di separare e fornire vetro altamente puro ai produttori. Letort ha dichiarato che l’azienda sta lavorando con un cliente, un importante produttore di vetro europeo, per testare la qualità del suo materiale di vetro riciclato.

“Abbiamo fatto alcuni chiarimenti con il nostro cliente e siamo molto soddisfatti dei risultati”, ha dichiarato. “Possiamo separare il vetro e si tratta di un vetro solare ad alta trasparenza. Questo lo rende molto interessante per molti produttori”

Il cliente con cui ROSI sta lavorando produce vetro float utilizzato nell’industria edilizia. Letort ha detto che per il momento è improbabile che il materiale di vetro riciclato venga utilizzato in un altro pannello solare. Il motivo è che la maggior parte del vetro solare viene trattato in Asia e la spedizione a tale distanza non avrebbe molto senso.

Nonostante il successo di ROSI, Palitzsch di Luxchemtech ha avvertito che la presenza di antimonio nella maggior parte del vetro solare è ancora un problema quando si tratta di riciclaggio. “Non conosco nessun produttore di vetro piano in Europa in grado di lavorare un frammento con circa 2.000 parti per milione (ppm) di antimonio per produrre vetro fotovoltaico, quindi è una sfida sapere chi acquisterà grandi quantità di vetro contenente antimonio in futuro, e a quale prezzo”, ha affermato.

Secondo Letort, questa dovrebbe essere una sfida per i produttori di vetro piuttosto che per i riciclatori. “Noi sottoponiamo il pannello solare a un trattamento termico e a una selezione meccanica, e questo è il limite del nostro impianto”, ha detto. “Poi spetta al nostro cliente convalidare la possibilità di trattare il vetro e utilizzarlo nel suo processo”. Ha poi aggiunto che il cliente ha fatto notevoli progressi lavorando con i frammenti di vetro che contengono antimonio, pur riconoscendo il problema.

“ROSI si batte per un vetro senza antimonio nei nuovi pannelli solari installati in Europa, in particolare attraverso la direttiva Ecolabel, in quanto apre più porte al riciclaggio”, ha spiegato.

Letort ritiene che la responsabilità di ROSI consista nel fornire cullet di vetro con una buona trasparenza e ha osservato che la pirolisi può danneggiare la trasparenza se non viene controllata attentamente e che anche il processo di selezione viene gestito con cura per evitare residui di silicio o altri materiali. “Garantiamo una trasparenza di buona qualità e i clienti si occupano di trasformare i nostri materiali nei loro processi”, ha aggiunto Letort.

Argento e silicio

Le celle di silicio sono il prossimo obiettivo principale e sono particolarmente interessanti per i riciclatori grazie al loro contenuto di argento. Anche in questo caso, l’abbandono della frantumazione è vantaggioso. Palitzsch ha detto che la triturazione e l’ulteriore lavorazione hanno prodotto silicio con una purezza dell’80% circa. “Ma l’80% di purezza non è semplicemente interessante per molte applicazioni del silicio”, ha detto.

I produttori di polisilicio di grado solare hanno requisiti di purezza particolarmente elevati, di solito almeno 6N (99,9999%). Inoltre, i vari materiali utilizzati per il drogaggio e la deposizione degli altri strati che compongono una cella solare funzionante possono far sì che, anche se si riuscisse a raggiungere una purezza ultraelevata, il profilo delle impurità rimanenti sarebbe diverso da quello trovato nel nuovo materiale, richiedendo ulteriori indagini.

Altre applicazioni del silicio ad alto valore hanno requisiti leggermente meno severi. In questo caso, ROSI afferma di trovarsi in una situazione simile a quella del vetro.

“Siamo nella stessa fase per il silicio, stiamo lavorando con un grande partner dell’industria chimica che ha testato il nostro silicio e ha convalidato la possibilità di utilizzarlo”, ha detto Letort. “Questo potrebbe essere uno dei migliori valori aggiunti del nostro processo. Possiamo mantenere un’ottima qualità del silicio, che viene sottoposto solo a trattamenti dolci”.

ROSI ha brevettato un proprio processo chimico delicato per separare i materiali che compongono una cella solare dopo che sono stati separati, tramite pirolisi, dal resto del modulo, lasciandolo con silicio riutilizzabile e argento di elevata purezza.

La sfida dei costi

Il costo del riciclaggio del fotovoltaico è stato a lungo la sfida più grande: dal convincere i proprietari dei progetti a spendere denaro extra per evitare che i materiali finissero in discarica, all’effettiva lavorazione e reintegrazione dei materiali.

Per ora, ROSI è pagata per fornire il riciclaggio dei moduli solari come servizio, sottolineando l’importanza di una chiara regolamentazione del settore e della legislazione specializzata che PV Cycle e altri stanno sostenendo. Poiché i rifiuti fotovoltaici iniziano ad accumularsi, i processi e i modelli di business per il riciclaggio del solare saranno fondamentali per mantenere i materiali in circolazione. “Molto è possibile dal punto di vista tecnologico e molto denaro è stato investito”, ha detto Palitzsch. “Questa sarà una delle questioni più importanti: l’investimento nella tecnologia sarà ripagato?”.

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