Stanno emergendo sempre più startup con l'obiettivo di recuperare, riciclare e riutilizzare i materiali lasciati indietro dai nuovi sviluppi nella tecnologia climatica. Queste organizzazioni mirano a costruire un'economia circolare per componenti di energia pulita riciclando pannelli solari e turbine eoliche a fine vita.
Aziende come Solarcylcle, First Solar, Li-Cycle, Redwood Materials, Carbon Rivers e Veolia lavorano per ridurre gli sprechi e trovarne usi economici, affrontando al contempo i problemi ambientali. La rapida espansione delle industrie dell'energia solare ed eolica e la crescente popolarità dei veicoli elettrici (EV) servono da promemoria per affrontare il problema dei rifiuti.
La crescente dipendenza dalle risorse energetiche rinnovabili è la necessità del momento per ridurre lo sfruttamento dei combustibili fossili. I crescenti settori delle energie rinnovabili produrranno presto tonnellate di spazzatura. Nel prossimo futuro, questi milioni di pannelli solari fotovoltaici (PV), turbine eoliche e batterie agli ioni di litio per veicoli elettrici raggiungeranno la fine dei loro singoli cicli di vita.
Alcune nuove startup stanno cercando di creare un'economia circolare per componenti di energia pulita. Vogliono assicurarsi di non ripetere gli errori passati di non bonificare miniere di carbone, pozzi petroliferi e centrali elettriche dismesse. Queste startup mirano a recuperare, riciclare e riutilizzare parti dell'innovazione tecnologica climatica per creare una soluzione sostenibile e redditizia.
Ciclo solare è un ottimo esempio di un'azienda che tenta di risolvere il problema dei rifiuti tecnologici climatici futuri. Fondata l'anno scorso a Oakland, California, l'azienda ha costruito una fabbrica di riciclaggio a Odessa, Texas. Lì rimuove e reintroduce il 95% dei materiali dai pannelli solari a fine vita e li reintroduce nella catena di fornitura.
Vende argento e rame recuperati sui mercati delle materie prime, nonché vetro, silicio e alluminio ai produttori e agli operatori di pannelli solari.
Citando una stima dell’EIA che suggerisce che l'energia solare rappresenterà il 54% della nuova capacità di generazione elettrica su scala industriale negli Stati Uniti quest'anno, il CEO di Solarcycle Suvi Sharma ha detto, "L'energia solare sta diventando la forma dominante di produzione di energia. Ma con essa arrivano anche una serie di nuove sfide e opportunità. Abbiamo fatto un lavoro fenomenale rendendo l'energia solare efficiente e conveniente, ma non abbiamo ancora fatto nulla per renderla circolare e per gestire la fine del ciclo di vita [dei pannelli]".
Secondo il US Energy Information Administration (EIA), l'energia eolica e solare ha generato il 13.6% dell'elettricità su scala di pubblica utilità lo scorso anno. Queste cifre probabilmente saliranno con l'espansione dell'energia rinnovabile. Alcune delle più grandi società di servizi della nazione sono già molto in anticipo sui tempi previsti.
Tutti-le vendite di veicoli elettrici sono aumentate al 5.8% del totale di 13.8 milioni di veicoli acquistati negli Stati Uniti nel 2022, in aumento rispetto al 3.2% del 2021. Con l' Environmental Protection Agency (EPA) ha recentemente proposto restrizioni sulle emissioni allo scarico e norme sulle centrali elettriche, le vendite di veicoli elettrici potrebbero conquistare una quota di mercato del 67% entro il 2032. Inoltre, più aziende di servizi pubblici saranno costrette ad accelerare il loro passaggio alla generazione di energia.
Il Bipartisan Infrastructure Act e l'Inflation Reduction Act (IRA) offrono entrambi agevolazioni fiscali e finanziamenti per la produzione di pannelli solari e componenti nazionali. Forniscono inoltre fondi per la ricerca su nuove tecnologie solari e incoraggiano il riciclaggio sicuro di pannelli solari e turbine eoliche a fine vita.
Oltre a Solarcycle, First Solar, dal 2005, ha un programma di riciclaggio interno. Chief product officer di First Solar, Pat Buehler menzionato nella sua mail, "Abbiamo riconosciuto che integrare la circolarità nelle nostre operazioni era necessario per scalare il business in modo sostenibile. Ma anziché estrarre metalli e vetro da pannelli in disuso e rottami di produzione, il nostro processo di riciclaggio fornisce un recupero di semiconduttori a ciclo chiuso da utilizzare in nuovi moduli".
First Solar è il più grande produttore di pannelli solari degli Stati Uniti. Fondata a Tempe, Arizona nel 1999, l'azienda ha ora siti di produzione in Ohio e uno in costruzione in Alabama.
L'azienda ha ricevuto 7.3 milioni di dollari in ricerca finanziamenti per sviluppare un nuovo pannello per tetti residenziali più efficiente degli attuali moduli in silicio o a film sottile.
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Sai: La maggior parte dei pannelli solari vecchi o danneggiati vengono smaltiti in discarica, perché è meno costoso che riciclarli. Ciò accade in circa il 90% dei casi.
Impedire che i pannelli solari finiscano nelle discariche
"La durata media di un pannello solare è di circa 25-30 anni e ce ne sono già più di 500 milioni installati in tutto il paese. Si va da una dozzina sul tetto di una casa residenziale a migliaia in un impianto solare commerciale". ha affermato Suvi Sharma.
Con la capacità solare in aumento a un 21% annuo, decine di milioni di pannelli in più saranno installati e rimossi. Uno studio pubblicato in 2019 nelle energie rinnovabili avverte che dal 2030 al 2060 potremmo vedere circa 9.8 milioni di tonnellate metriche di rifiuti da pannelli solari. Questo problema sottolinea la necessità urgente di metodi più sostenibili ed efficienti per lo smaltimento dei pannelli solari per mitigare l'impatto ambientale sul nostro pianeta.
Sharma ha aggiunto inoltre: "Attualmente, circa il 90% dei pannelli solari difettosi o a fine vita finiscono nelle discariche, in gran parte perché costa molto meno smaltirli che riciclarli. Prevediamo che questo divario si colmerà in modo significativo nei prossimi cinque o dieci anni. Attraverso una combinazione di riciclaggio sempre più conveniente e costi di discarica in continuo aumento".
Le pale delle turbine eoliche massicce sono quasi completamente riciclabili
Pensionati turbine eoliche presentano un altro problema di riciclaggio, nonché un potenziale commerciale. Le turbine eoliche hanno una durata di 20 anni e la maggior parte di quelle dismesse si è unita ai pannelli solari in discarica. Tuttavia, quasi ogni componente di una turbina è riciclabile, dalla torre in acciaio alle pale composite, che sono normalmente lunghe 170 piedi. Ma i modelli più recenti superano i 350 piedi e questo può essere problematico.
Secondo una ricerca NREL del 2021, tra 3,000 e 9,000 lame saranno ritirate ogni anno negli Stati Uniti per i successivi cinque anni. Si stima che questo numero aumenterà tra 10,000 e 20,000 fino al 2040. Entro il 2050 saranno rimosse 235,000 pale, per un totale di 2.2 milioni di tonnellate metriche di massa totale. È l'equivalente di oltre 60,627 carichi di trattori a pieno carico.
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Le aziende dell'economia circolare hanno deciso di non lasciare che tutti questi rifiuti vadano sprecati, ecco perché si segue il riciclaggio dei pannelli solari e delle turbine eoliche a fine vita. I produttori di turbine eoliche stanno collaborando con partner di riciclaggio nello spirito della sostenibilità aziendale, principalmente per evitare che le loro pale si accumulino nelle discariche.
Fiumi di carbonio, con sede a Knoxville, ha creato un'attrezzatura per triturare non solo le pale delle turbine, ma anche materiali compositi scartati provenienti dall'industria automobilistica, edile e marittima. Quindi li trasforma in fibra di vetro riciclata tramite un processo di pirolisi. David Morgan, ha affermato il responsabile della strategia aziendale, "Può essere utilizzato per la produzione di nuova generazione di pale di turbine, imbarcazioni, calcestruzzo composito e componenti per automobili".
Veolia Nord America, ha avviato una fabbrica di riciclaggio nel Missouri nel 2020, che ad oggi ha lavorato circa 2,600 lame. Julie Angulo, vicepresidente senior, tecnico e delle prestazioni afferma, "Stiamo assistendo alla prima ondata di lame che hanno dai 10 ai 12 anni, ma sappiamo che il numero aumenterà di anno in anno".
Veolia utilizza la co-elaborazione in forno per questo scopo. L'azienda ha un approccio innovativo di ricostituzione di lame sminuzzate e altri materiali compositi per produrre combustibile. Quindi vende il tutto ai produttori di cemento come sostituto di carbone, sabbia e argilla. Nella produzione di cemento, la tecnica riduce le emissioni di anidride carbonica del 27% e l'uso dell'acqua del 13%.
I concorrenti della GE Renewable Energy stanno lavorando per rendere la prossima generazione di pale maggiormente riciclabili fin dall'inizio. Siemens Gamesa Renewable Energy ha iniziato a produrre pale totalmente riciclabili per turbine eoliche sia terrestri che offshore. Il loro obiettivo è rendere tutte le sue turbine completamente riciclabili entro il 2040. Vestas ha introdotto a febbraio una nuova tecnologia che consente di scomporre e riciclare le pale delle turbine realizzate in resina epossidica.
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Rottami di batterie agli ioni di litio per veicoli elettrici
Poiché le batterie dei veicoli elettrici hanno una durata di vita compresa tra 10 e 20 anni, ovvero tra 100,000 e 200,000 miglia, ora gli operatori del riciclaggio si occupano principalmente di rottami dei produttori di batterie.
Li-ciclo, con sede a Toronto, ha inventato una tecnica in due fasi che converte batterie e rifiuti in materiali inerti. Quindi li tritura utilizzando un processo idrometallurgico per produrre minerali che vengono rivenduti alla principale filiera di produzione. Il co-fondatore e CEO di Li-Cycle Ajay Kochlar, il figlio di Ajay dice: "Siamo sulla buona strada per iniziare a mettere in funzione l'impianto di Rochester entro la fine dell'anno".
Materiali di sequoia è stata fondata fuori Reno, Nevada, nel 2017 da JB Strabel. È l'ex direttore tecnico e co-fondatore di Tesla e sta adottando un approccio innovativo al riciclaggio delle batterie. Per scomporre le batterie e i rottami, Redwood utilizza anche l'idrometallurgia.
In una e-mail Redwood ha affermato: "Puntiamo a produrre 100 GWh/anno di materiali catodici attivi e fogli anodici per un milione di veicoli elettrici entro il 2025. Entro il 2030, il nostro obiettivo è di arrivare a 500 GWh/anno di materiali, il che consentirebbe di avere batterie sufficienti ad alimentare cinque milioni di veicoli elettrici".
Elementi ascendenti, con sede a Westborough, Massachusetts, utilizza anche la tecnologia idrometallurgica. Estrae materiale catodo-attivo principalmente da scarti di produzione di batterie, nonché da batterie agli ioni di litio scartate. Lo smaltimento sicuro delle batterie è altrettanto importante quanto il riciclaggio sicuro di pannelli solari e turbine eoliche a fine vita.
In questo contesto, analista senior della sostenibilità energetica presso NREL, Garvin Heath ha detto, "È importante assicurarsi di tenere a mente il contesto di queste tecnologie emergenti e di comprenderne l'intero ciclo di vita. L'economia circolare offre molte opportunità a queste industrie di essere il più possibile sostenibili e rispettose dell'ambiente in una fase relativamente precoce della loro crescita".
