Stando al rapporto “Renewable Power Generation Costs in 2019” di IRENA, la capacità di potenza globale legata al fotovoltaico a fine 2019 è di 580 GW, 14 volte quella misurata nel 2010. Al contrario, la gestione dei rifiuti fotovoltaici (“PV waste management”) non si è sviluppata con la stessa velocità. La rapida crescita del fotovoltaico e la durata della vita media del pannello (25-30 anni) hanno consentito di non affrontare da subito il problema del riciclaggio dei pannelli fotovoltaici stessi.
Il problema del riciclaggio
L’ingente aumento del numero di pannelli nel mondo richiede la pianificazione della fine del ciclo vitale (End of Life, EoL) del pannello, per evitare ricadute ambientali ed economiche che ostacolino l’ulteriore crescita del fotovoltaico. Questa realtà si presenta con sempre maggiore frequenza. Un esempio è il il traguardo energetico quinquennale auspicato dal primo ministro indiano Narendra Modi.
I pannelli fotovoltaici sono arrivati attualmente alla terza generazione, tuttavia il 95% del mercato mondiale è occupato dai pannelli in silicio (prima generazione). La differente natura delle tre generazioni richiede dunque diverse modalità di riciclaggio.
Processi di riciclaggio dei pannelli fotovoltaici – prima generazione
Il processo di recupero dei pannelli in silicio (Si-based) inizia con il disassemblaggio del prodotto per separare parti di alluminio e vetro. Mentre quest’ultimo può essere recuperato fino al 95%, le parti metalliche sono fuse e usate per ricostituire l’intelaiatura delle celle. Il materiale rimanente è trattato termicamente a 500 °C per allentare i legami tra gli elementi delle celle.
L’80% dell’hardware può essere subito recuperato, mentre la restante parte deve subire ulteriori processi di rifinitura. Gli strati di silicio (wafers) sono rimossi con un trattamento a base di acidi, fusi e riutilizzati per produrre nuovi moduli, con un tasso di recupero di silicone dell’85%.
L’organizzazione non profit PV Cycle, il cui obiettivo è la gestione dei rifiuti FV nell’UE, è stata la prima a proporre tale metodo di riciclaggio per i fotovoltaici Si-based, raggiungendo nel 2016 un tasso di recupero del 96%, maggiore di quanto richiesto dagli standard WEEE.
Processi di riciclaggio dei pannelli fotovoltaici – seconda generazione
I pannelli a film sottile (non Si-based) vengono dapprima triturati fino ad ottenere delle dimensioni dei 4-5 mm, per rimuovere i materiali interni. In questo caso il materiale di risulta è sia solido che liquido, pertanto le due fasi devono essere separate.
La parte liquida è purificata con processi di precipitazione e deidratazione, e i differenti materiali semiconduttori sono divisi e recuperati in media fino al 95%.
La parte solida è depurata da alcuni materiali interstiziali tramite una superficie vibrante e un successivo risciacquo. Il materiale rimanente è vetro, che viene recuperato fino al 90%.
Per entrambe le generazioni descritte, la procedura di riciclaggio è già una realtà commerciale, mentre altri trattamenti sono in fase di ricerca. I pannelli di terza generazione invece sono ancora oggetto di studio, pertanto non sono ancora state sviluppate modalità di recupero.
Aspetti legislativi ed economici
Ad oggi, solamente in UE è presente una regolamentazione completa sull’EoL del pannello, categorizzato come WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment, in italiano RAEE). Dal 2014 ritiro, trasporto e trattamento del pannello sono regolati in ogni paese dell’UE secondo la WEEE Directive.
Le aziende sono responsabili dei programmi di PV waste management, e ciò influenza anche le scelte produttive. I costi derivanti dallo smaltimento sono in parte coperti dai consumatori finali.
Per quanto riguarda l’aspetto economico, il costo del riciclaggio è ritenuto maggiore dell’opzione discarica. Tuttavia, questa visione è limitata e non considera le esternalità e le conseguenze ambientali.
D’altra parte, i pannelli prodotti da materiali riciclati sono economicamente non competitivi rispetto a quelli prodotti ex novo. Questo fattore rappresenta un grande ostacolo nell’investimento per le tecnologie di riciclaggio del fotovoltaico.
In conclusione, si dovrebbe concentrare l’attenzione sulla ricerca di procedure di riciclaggio dei pannelli fotovoltaici sempre più convenienti e sul miglioramento degli aspetti legislativi che regolamentano il PV waste management.
Articolo a cura di Andrea NEVI
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