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.
Solarcycle è un ottimo esempio di azienda che cerca di risolvere il problema dei rifiuti derivanti dalle tecnologie climatiche. Fondata lo scorso anno a Oakland, in California, l'azienda ha costruito uno stabilimento di riciclaggio a Odessa, in Texas. Qui recupera e riutilizza il 95% dei materiali provenienti dai pannelli solari a fine vita, reintroducendoli nella catena di approvvigionamento.
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 secondo cui l'energia solare rappresenterà il 54% della nuova capacità di generazione elettrica su larga scala negli Stati Uniti quest'anno, il CEO di Solarcycle, Suvi Sharma, ha affermato: "L'energia solare sta diventando la forma dominante di generazione di energia. Ma con ciò arrivano nuove sfide e opportunità. Abbiamo fatto un lavoro fenomenale nel rendere il solare efficiente ed economicamente vantaggioso, ma non abbiamo ancora fatto nulla per renderlo circolare e per gestire il fine vita dei pannelli".
Secondo l' Agenzia statunitense per l'informazione energetica (EIA), l'energia eolica e solare hanno generato il 13.6% dell'elettricità prodotta su larga scala lo scorso anno. È probabile che queste cifre aumentino con l'espansione delle energie rinnovabili. Alcune delle maggiori aziende elettriche del paese sono già ben in anticipo rispetto alla tabella di marcia.
Nel 2022, le vendite di veicoli completamente elettrici hanno raggiunto il 5.8% del totale di 13.8 milioni di veicoli acquistati negli Stati Uniti, rispetto al 3.2% del 2021. Con le recenti proposte dell'Agenzia per la Protezione Ambientale (EPA) in materia di restrizioni alle emissioni dei gas di scarico e normative per le centrali elettriche, le vendite di veicoli elettrici potrebbero conquistare una quota di mercato del 67% entro il 2032. Inoltre, un numero crescente di aziende di servizi pubblici sarà costretto ad accelerare la transizione verso fonti di energia elettrica alternative.
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. Il responsabile prodotto di First Solar, Pat Buehler , ha affermato nella sua e-mail: "Ci siamo resi conto che integrare l'economia circolare nelle nostre operazioni era necessario per far crescere l'azienda in modo sostenibile. Ma invece di estrarre metalli e vetro dai pannelli dismessi e produrre scarti, il nostro processo di riciclaggio consente il recupero a ciclo chiuso dei semiconduttori da utilizzare nei 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 di finanziamenti per la ricerca, destinati allo sviluppo di un nuovo pannello fotovoltaico per tetti residenziali, più efficiente rispetto ai moduli esistenti in silicio o a film sottile.
Leggi anche: Una startup texana ricicla i magneti in terre rare per garantire la sicurezza economica
Lo sapevi ? La maggior parte dei pannelli solari vecchi o danneggiati viene smaltita in discarica perché è meno costoso che riciclarli. Questo 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 ne sono già stati installati oltre 500 milioni in tutto il paese. Si va da una dozzina sul tetto di una casa a migliaia in un impianto solare commerciale", ha affermato Suvi Sharma.
Con la capacità solare in aumento a un tasso annuo del 21% , decine di milioni di pannelli in più verranno installati e rimossi. Uno studio pubblicato nel 2019 sulla rivista Renewable Energy avverte che dal 2030 al 2060 potremmo assistere alla produzione di circa 9.8 milioni di tonnellate di rifiuti derivanti dai pannelli solari. Questo problema sottolinea l'urgente necessità di metodi più sostenibili ed efficienti per lo smaltimento dei pannelli solari, al fine di mitigare l'impatto ambientale sul nostro pianeta.
Sharma ha inoltre aggiunto: "Attualmente, circa il 90% dei pannelli solari a fine vita o difettosi finisce in discarica, soprattutto perché smaltirli costa molto meno che riciclarli. Prevediamo che questo divario si ridurrà significativamente nei prossimi cinque-dieci anni, grazie alla maggiore convenienza del riciclo e all'aumento dei costi di smaltimento in discarica".
Le pale delle turbine eoliche massicce sono quasi completamente riciclabili
Le turbine eoliche dismesse rappresentano un ulteriore problema di riciclaggio, oltre che una potenziale opportunità commerciale. Le turbine eoliche hanno una durata di vita di 20 anni e la maggior parte di quelle dismesse finisce in discarica insieme ai pannelli solari dismessi. Tuttavia, quasi ogni componente di una turbina è riciclabile, dalla torre in acciaio alle pale in materiale composito, che normalmente raggiungono i 170 metri di lunghezza. I modelli più recenti, però, superano i 350 metri, e questo può rappresentare un problema.
Secondo una ricerca del NREL del 2021 , negli Stati Uniti verranno dismesse ogni anno tra le 3,000 e le 9,000 pale per trattori nei prossimi cinque anni. Si stima che questo numero aumenterà tra le 10,000 e le 20,000 unità entro il 2040. Entro il 2050, saranno rimosse 235,000 pale , per un totale di 2.2 milioni di tonnellate metriche di massa. Ciò equivale a oltre 60,627 carichi completi di trattori.
Scopri di più sull'economia circolare delle energie rinnovabili e sul suo funzionamento
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.
Carbon Rivers , con sede a Knoxville, ha creato un'attrezzatura in grado di triturare non solo le pale delle turbine, ma anche i materiali compositi di scarto provenienti dai settori automobilistico, edile e navale. Questi materiali vengono poi trasformati in fibra di vetro riciclata tramite un processo di pirolisi. David Morgan , responsabile della strategia aziendale, ha affermato: "Può essere utilizzata per la produzione di nuova generazione di pale per turbine, imbarcazioni, calcestruzzo composito e componenti per auto".
Veolia North America ha inaugurato uno stabilimento di riciclaggio in Missouri nel 2020, dove ha già trattato circa 2,600 pale. Julie Angulo , vicepresidente senior per l'aspetto tecnico e le prestazioni, afferma: "Stiamo assistendo alla prima ondata di pale che hanno dai 10 ai 12 anni, ma sappiamo che questo numero aumenterà di anno in anno".
Veolia utilizza il co-processamento in forno a questo scopo. L'azienda adotta un approccio innovativo che consiste nel ricostituire lame sminuzzate e altri materiali compositi per produrre combustibile. Questo viene poi venduto ai produttori di cemento come sostituto di carbone, sabbia e argilla. Nella produzione di cemento, questa tecnica riduce le emissioni di anidride carbonica del 27% e il consumo di acqua del 13%.
I concorrenti di GE Renewable Energy stanno lavorando per rendere le pale eoliche di nuova generazione più riciclabili fin dall'inizio. Siemens Gamesa Renewable Energy ha iniziato a produrre pale completamente riciclabili per turbine eoliche sia terrestri che offshore. L'obiettivo è rendere tutte le turbine completamente riciclabili entro il 2040. Vestas ha introdotto a febbraio una nuova tecnologia che consente di scomporre e riciclare le pale delle turbine a base di resina epossidica.
Leggi anche: La Norvegia sta già vivendo il futuro dei veicoli elettrici
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-Cycle , con sede a Toronto, ha inventato una tecnica in due fasi che converte batterie e rifiuti in materiali inerti. Successivamente, li tritura utilizzando un processo idrometallurgico per produrre minerali che vengono poi rivenduti alla principale catena di approvvigionamento manifatturiera. Il co-fondatore e CEO di Li-Cycle, Ajay Kochhlar, afferma: "Siamo sulla buona strada per avviare la messa in funzione dell'impianto di Rochester entro la fine di quest'anno".
Redwood Materials è stata fondata nel 2017 nei pressi di Reno, in Nevada, da JB Straubel , ex direttore tecnologico e co-fondatore di Tesla, che adotta un approccio innovativo al riciclo delle batterie. Per scomporre le batterie e i materiali di scarto, Redwood utilizza anche l'idrometallurgia.
In una e-mail, Redwood ha dichiarato: "Puntiamo a produrre 100 GWh/anno di materiali attivi per catodi e fogli per anodi 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 produrre batterie a sufficienza per alimentare cinque milioni di veicoli elettrici."
Ascend Elements , con sede a Westborough, Massachusetts, utilizza anch'essa la tecnologia idrometallurgica. Estrae il materiale attivo del catodo principalmente dagli scarti di produzione delle batterie, nonché dalle batterie agli ioni di litio dismesse. Lo smaltimento sicuro delle batterie è altrettanto importante quanto il riciclo sicuro dei pannelli solari e delle turbine eoliche a fine vita.
In questo contesto, Garvin Heath, analista senior di sostenibilità energetica presso NREL , ha affermato: "È importante tenere presente il contesto di queste tecnologie emergenti e comprenderne l'intero ciclo di vita. L'economia circolare offre a questi settori numerose opportunità per essere il più possibile sostenibili ed ecocompatibili in una fase relativamente iniziale della loro crescita".
