Er ontstaan steeds meer startups met als doel het terugwinnen, recyclen en hergebruiken van materialen die overblijven van nieuwe ontwikkelingen in klimaattechnologie. Deze organisaties streven ernaar een circulaire economie voor schone energiecomponenten op te bouwen door afgedankte zonnepanelen en windturbines te recyclen.
Bedrijven als Solarcylcle, First Solar, Li-Cycle, Redwood Materials, Carbon Rivers en Veolia werken aan het verminderen van afval en het vinden van economische toepassingen voor afval, terwijl ze tegelijkertijd milieuproblemen aanpakken. De snelgroeiende zonne- en windenergie-industrieën en de toenemende populariteit van elektrische voertuigen (EV's) dienen als herinnering om het afvalprobleem aan te pakken.
De groeiende afhankelijkheid van hernieuwbare energiebronnen is de noodzaak van het uur om de exploitatie van fossiele brandstoffen te verminderen. Groeiende hernieuwbare energiesectoren zullen binnenkort tonnen afval produceren. In de nabije toekomst zullen deze miljoenen fotovoltaïsche (PV) zonnepanelen, windturbines en lithium-ion EV-batterijen het einde van hun individuele levenscyclus bereiken.
Sommige nieuwe startups willen een circulaire economie creëren voor schone energiecomponenten. Ze willen er zeker van zijn dat ze de fouten uit het verleden niet herhalen door ontmantelde kolenmijnen, oliebronnen en elektriciteitscentrales niet op te ruimen. Deze startups willen onderdelen van klimaattechnologische innovatie terugwinnen, recyclen en hergebruiken om een duurzame en winstgevende oplossing te maken.
Solarcycle is een uitstekend voorbeeld van een bedrijf dat probeert het toekomstige afvalprobleem van klimaattechnologie op te lossen. Het bedrijf, dat vorig jaar werd opgericht in Oakland, Californië, heeft een recyclingfabriek gebouwd in Odessa, Texas. Daar wordt 95% van de materialen uit afgedankte zonnepanelen verwijderd en opnieuw in de toeleveringsketen gebracht.
Het bedrijf verkoopt teruggewonnen zilver en koper op grondstoffenmarkten, en ook glas, silicium en aluminium aan producenten en exploitanten van zonnepanelen.
Suvi Sharma, CEO van Solarcycle, verwees naar een schatting van het EIA waaruit blijkt dat zonne-energie dit jaar goed zal zijn voor 54% van de nieuwe grootschalige elektriciteitsopwekkingscapaciteit in de Verenigde Staten. Hij zei: "Zonne-energie wordt de dominante vorm van energieopwekking. Maar daarmee komen ook nieuwe uitdagingen en kansen. We hebben fantastisch werk verricht om zonne-energie efficiënt en kosteneffectief te maken, maar we hebben nog niet echt iets gedaan om het circulair te maken en om te gaan met de afvalverwerking van de panelen."
Volgens de Amerikaanse Energy Information Administration (EIA) was vorig jaar 13.6% van de elektriciteitsproductie door energiebedrijven afkomstig van wind- en zonne-energie. Deze cijfers zullen naar verwachting stijgen naarmate hernieuwbare energiebronnen zich verder ontwikkelen. Sommige van de grootste energiebedrijven van het land lopen al ruim voor op schema.
De verkoop van volledig elektrische voertuigen steeg in 2022 naar 5.8% van de in totaal 13.8 miljoen verkochte voertuigen in de Verenigde Staten, tegenover 3.2% in 2021. Met de recent door de Environmental Protection Agency (EPA) voorgestelde beperkingen op uitlaatgasemissies en regelgeving voor energiecentrales, zou het marktaandeel van elektrische voertuigen in 2032 wel eens 67% kunnen bereiken. Bovendien zullen meer energiebedrijven gedwongen worden hun omschakeling naar elektrische energieproductie te versnellen.
De Bipartisan Infrastructure Act en de Inflation Reduction Act (IRA) geven beide belastingvoordelen en financiering voor de binnenlandse productie van zonnepanelen en componenten. Ze bieden ook fondsen voor onderzoek naar nieuwe zonnetechnologie en moedigen veilige recycling van afgedankte zonnepanelen en windturbines aan.
Naast Solarcycle heeft First Solar sinds 2005 een eigen recyclingprogramma. Pat Buehler , Chief Product Officer van First Solar, schreef in zijn e-mail: "We beseften dat het integreren van circulariteit in onze bedrijfsvoering noodzakelijk was om de onderneming op een duurzame manier te laten groeien. Maar in plaats van metalen en glas uit afgedankte panelen te winnen en schroot te produceren, biedt ons recyclingproces een gesloten kringloop voor het terugwinnen van halfgeleiders die in nieuwe modules kunnen worden gebruikt."
First Solar is de grootste fabrikant van zonnepanelen in de Verenigde Staten. Het bedrijf werd in 1999 opgericht in Tempe, Arizona, en heeft nu productielocaties in Ohio en een in aanbouw in Alabama.
Het bedrijf ontving 7.3 miljoen dollar aan onderzoekssubsidie voor de ontwikkeling van een nieuw dakpaneel voor woningen dat efficiënter is dan bestaande silicium- of dunnefilmmodules.
Lees ook: Texaanse startup recyclet zeldzame-aardemagneten om economische zekerheid te behouden
Wist je dat : De meeste oude of beschadigde zonnepanelen op stortplaatsen terechtkomen, omdat dat goedkoper is dan ze te recyclen. Dit gebeurt in ongeveer 90% van de gevallen.
Voorkomen dat zonnepanelen op de vuilstort belanden
"De gemiddelde levensduur van een zonnepaneel is ongeveer 25 tot 30 jaar, en er zijn er al meer dan 500 miljoen in het hele land geïnstalleerd. Variërend van een dozijn op het dak van een woonhuis tot duizenden in een commercieel zonnepark", aldus Suvi Sharma.
Met een jaarlijkse groei van 21% in de zonne-energiecapaciteit zullen er tientallen miljoenen panelen bijkomen – en weer worden verwijderd. Een studie uit 2019 in Renewable Energy waarschuwt dat we tussen 2030 en 2060 mogelijk zo'n 9.8 miljoen ton afval van zonnepanelen zullen hebben. Dit probleem benadrukt de dringende noodzaak van duurzamere en efficiëntere methoden voor de verwijdering van zonnepanelen om de milieubelasting van onze planeet te verminderen.
Sharma voegde eraan toe: "Momenteel belandt ongeveer 90% van de afgedankte of defecte zonnepanelen op stortplaatsen, voornamelijk omdat het veel goedkoper is om ze te storten dan om ze te recyclen. We verwachten dat dit verschil de komende vijf tot tien jaar aanzienlijk kleiner wordt. Dit komt doordat recycling steeds kosteneffectiever wordt en de stortkosten alleen maar stijgen."
Enorme windturbinebladen zijn bijna volledig recyclebaar
Afgedankte windturbines vormen een nieuw recyclingprobleem, maar bieden tegelijkertijd ook zakelijke mogelijkheden. Windturbines hebben een levensduur van 20 jaar en de meeste ontmantelde exemplaren belanden, net als afgedankte zonnepanelen, op stortplaatsen. Vrijwel elk onderdeel van een turbine is echter recyclebaar, van de stalen toren tot de composietbladen, die normaal gesproken 170 meter lang zijn. De meest recente modellen zijn echter langer dan 350 meter, wat problemen kan opleveren.
Volgens een onderzoek van NREL uit 2021 zullen er de komende vijf jaar jaarlijks tussen de 3,000 en 9,000 rotorbladen in de Verenigde Staten worden verwijderd. Naar schatting zal dit aantal tot 2040 met 10,000 tot 20,000 toenemen. Tegen 2050 zullen er 235,000 rotorbladen zijn verwijderd , met een totaal gewicht van 2.2 miljoen ton. Dat is het equivalent van meer dan 60,627 volledig beladen tractorvrachten.
Leer meer over de circulaire economie voor hernieuwbare energie en hoe deze werkt
Bedrijven in de circulaire economie besloten om niet al dat afval te laten verloren gaan. Daarom wordt het recyclen van afgedankte zonnepanelen en windturbines gevolgd. Windturbinefabrikanten werken samen met recyclingpartners in de geest van zakelijke duurzaamheid, voornamelijk om te voorkomen dat hun bladen op stortplaatsen terechtkomen.
Carbon Rivers , gevestigd in Knoxville, heeft apparatuur ontwikkeld om niet alleen turbinebladen te versnipperen, maar ook afgedankte composietmaterialen uit de auto-, bouw- en scheepvaartindustrie. Deze materialen worden vervolgens door middel van pyrolyse omgezet in gerecyclede glasvezels. David Morgan , Chief Strategy Officer van het bedrijf, zei: "Het kan worden gebruikt voor de productie van de volgende generatie turbinebladen, schepen, composietbeton en auto-onderdelen."
Veolia North America heeft in 2020 een recyclingfabriek in Missouri geopend, waar tot nu toe ongeveer 2,600 rotorbladen zijn verwerkt. Julie Angulo , senior vice president technical and performance, zegt: "We zien nu de eerste lichting rotorbladen die 10 tot 12 jaar oud zijn, maar we weten dat dat aantal jaar na jaar zal toenemen."
Veolia gebruikt hiervoor co-processing in ovens. Het bedrijf hanteert een innovatieve aanpak waarbij versnipperde messen en andere composietmaterialen worden gereconstrueerd tot brandstof. Deze brandstof wordt vervolgens verkocht aan cementfabrikanten als vervanging voor steenkool, zand en klei. Bij de cementproductie vermindert deze techniek de CO2-uitstoot met 27% en het waterverbruik met 13%.
Concurrenten van GE Renewable Energy werken aan manieren om de volgende generatie turbinebladen vanaf het begin beter recyclebaar te maken. Siemens Gamesa Renewable Energy is begonnen met de productie van volledig recyclebare bladen voor zowel windturbines op land als op zee. Het bedrijf streeft ernaar om al zijn turbines tegen 2040 volledig recyclebaar te maken. Vestas introduceerde in februari een nieuwe technologie waarmee turbinebladen op epoxybasis kunnen worden afgebroken en gerecycled.
Lees ook: Noorwegen beleeft nu al de toekomst van elektrische voertuigen
Li-ion-accuschroot van elektrische voertuigen
Omdat accu's van elektrische voertuigen een levensduur hebben van 10 tot 20 jaar, of 100,000 tot 200,000 kilometer, verwerken recyclers nu voornamelijk het schroot van de accufabrikanten.
Li-Cycle , gevestigd in Toronto, heeft een tweestapsmethode ontwikkeld die batterijen en afval omzet in inerte materialen. Deze materialen worden vervolgens versnipperd met behulp van een hydrometallurgisch proces, waarbij mineralen worden gewonnen die weer aan de reguliere productieketen worden teruggeleverd. Ajay Kochhlar, medeoprichter en CEO van Li-Cycle, zegt: "We liggen op schema om de fabriek in Rochester eind dit jaar in gebruik te nemen."
Redwood Materials werd in 2017 opgericht door JB Straubel , een voormalig Chief Technology Officer en medeoprichter van Tesla, en hanteert een innovatieve aanpak voor het recyclen van batterijen. Om batterijen en schroot te verwerken, gebruikt Redwood ook hydrometallurgie.
In een e-mail verklaarde Redwood: "We streven ernaar om tegen 2025 100 GWh/jaar aan kathode-actieve materialen en anodefolie te produceren voor één miljoen elektrische voertuigen. Tegen 2030 willen we de productie opschalen naar 500 GWh/jaar, wat voldoende batterijen zou opleveren om vijf miljoen elektrische voertuigen van stroom te voorzien."
Ascend Elements , met hoofdkantoor in Westborough, Massachusetts, maakt ook gebruik van hydrometallurgische technologie. Ze winnen kathode-actief materiaal voornamelijk uit afval van batterijproductie, evenals afgedankte lithium-ionbatterijen. Veilige verwijdering van batterijen is net zo belangrijk als het veilig recyclen van afgedankte zonnepanelen en windturbines.
In deze context zei Garvin Heath , senior analist energieduurzaamheid bij NREL : "Het is belangrijk om de context van deze opkomende technologieën in gedachten te houden en hun volledige levenscyclus te begrijpen. De circulaire economie biedt deze industrieën veel mogelijkheden om al in een relatief vroege fase van hun groei zo duurzaam en milieuvriendelijk mogelijk te zijn."
