Coraz więcej startupów pojawia się z zamiarem odzyskiwania, recyklingu i ponownego wykorzystywania materiałów pozostałych po nowych osiągnięciach w technologii klimatycznej. Te organizacje mają na celu zbudowanie gospodarki o obiegu zamkniętym dla czystych komponentów energetycznych poprzez recykling zużytych paneli słonecznych i turbin wiatrowych.
Firmy takie jak Solarcyclle, First Solar, Li-Cycle, Redwood Materials, Carbon Rivers i Veolia pracują nad redukcją odpadów i znajdowaniem dla nich zastosowań ekonomicznych, jednocześnie zajmując się problemami środowiskowymi. Szybko rozwijający się przemysł energii słonecznej i wiatrowej oraz rosnąca popularność pojazdów elektrycznych (EV) przypominają o konieczności zajęcia się problemem odpadów.
Rosnąca zależność od odnawialnych źródeł energii jest potrzebą chwili, aby ograniczyć eksploatację paliw kopalnych. Rozwijające się sektory energii odnawialnej wkrótce wyprodukują tony śmieci. W niedalekiej przyszłości te miliony paneli słonecznych fotowoltaicznych (PV), turbin wiatrowych i akumulatorów litowo-jonowych EV osiągną koniec swojego indywidualnego cyklu życia.
Niektóre nowe startupy chcą stworzyć gospodarkę o obiegu zamkniętym dla komponentów czystej energii. Chcą się upewnić, że nie powtórzą błędów z przeszłości, takich jak nieoczyszczanie zamkniętych kopalni węgla, szybów naftowych i elektrowni. Startupy te mają na celu odzyskiwanie, recykling i ponowne wykorzystywanie części innowacji technologicznych dotyczących klimatu, aby stworzyć zrównoważone i dochodowe rozwiązanie.
Solarcycle to doskonały przykład firmy próbującej rozwiązać problem odpadów technologicznych związanych z klimatem. Założona w zeszłym roku w Oakland w Kalifornii firma zbudowała zakład recyklingu w Odessie w Teksasie. Tam usuwa i ponownie przetwarza 95% materiałów z wycofanych z eksploatacji paneli słonecznych, a następnie ponownie wprowadza je do łańcucha dostaw.
Sprzedaje odzyskane srebro i miedź na rynkach towarowych, a także szkło, krzem i aluminium producentom i operatorom paneli słonecznych.
Powołując się na szacunki EIA sugerujące, że energia słoneczna będzie stanowić 54% nowej mocy wytwórczej na skalę przemysłową w Stanach Zjednoczonych w tym roku, Suvi Sharma, dyrektor generalny Solarcycle, powiedział: „Energia słoneczna staje się dominującą formą wytwarzania energii. Ale to wiąże się z nowymi wyzwaniami i możliwościami. Wykonaliśmy fenomenalną pracę, zwiększając efektywność i opłacalność energii słonecznej, ale tak naprawdę nie zrobiliśmy jeszcze nic, aby uczynić ją obiegiem zamkniętym i poradzić sobie z [panelami] wyeksploatowanymi do końca”.
Według amerykańskiej Agencji Informacji Energetycznej (EIA), energia wiatrowa i słoneczna wygenerowały w ubiegłym roku 13.6% energii elektrycznej na skalę przemysłową. Liczby te prawdopodobnie wzrosną wraz z rozwojem energii odnawialnej. Niektóre z największych przedsiębiorstw użyteczności publicznej w kraju już teraz znacznie wyprzedzają harmonogram.
Sprzedaż pojazdów całkowicie elektrycznych wzrosła do 5.8% z 13.8 mln pojazdów zakupionych w Stanach Zjednoczonych w 2022 r., w porównaniu z 3.2% w 2021 r. Dzięki niedawnym propozycjom Agencji Ochrony Środowiska (EPA) dotyczącym ograniczeń emisji spalin i przepisów dotyczących elektrowni, sprzedaż pojazdów elektrycznych może osiągnąć 67% udziału w rynku do 2032 r. Co więcej, więcej przedsiębiorstw użyteczności publicznej będzie zmuszonych przyspieszyć zmiany w zakresie wytwarzania energii.
Bipartisan Infrastructure Act i Inflation Reduction Act (IRA) zapewniają ulgi podatkowe i finansowanie krajowej produkcji paneli słonecznych i podzespołów. Zapewniają również fundusze na badania nad nowatorską technologią solarną i zachęcają do bezpiecznego recyklingu zużytych paneli słonecznych i turbin wiatrowych.
Oprócz Solarcycle, First Solar od 2005 roku prowadzi wewnętrzny program recyklingu. Dyrektor ds. produktów First Solar, Pat Buehler, napisał w swoim mailu: „Zrozumieliśmy, że włączenie gospodarki o obiegu zamkniętym do naszych działań jest niezbędne do zrównoważonego rozwoju firmy. Zamiast jednak wydobywać metale i szkło z wycofanych z użytku paneli i przetwarzać złom, nasz proces recyklingu zapewnia zamknięty obieg odzysku półprzewodników do wykorzystania w nowych modułach”.
First Solar jest największym producentem paneli słonecznych w Stanach Zjednoczonych. Założona w Tempe w Arizonie w 1999 r. firma ma obecnie zakłady produkcyjne w Ohio i jeden w budowie w Alabamie.
Firma otrzymała 7.3 miliona dolarów na badania mające na celu opracowanie nowego panelu dachowego, który będzie bardziej wydajny niż istniejące moduły krzemowe lub cienkowarstwowe.
Przeczytaj także: Teksański startup przetwarza magnesy ziem rzadkich, aby utrzymać bezpieczeństwo gospodarcze
Czy wiesz , że : Większość starych lub uszkodzonych paneli słonecznych trafia na wysypiska śmieci, ponieważ jest to tańsze niż ich recykling. Dzieje się tak w około 90% przypadków.
Zapobieganie składowaniu paneli słonecznych na wysypiskach śmieci
„Średnia żywotność panelu słonecznego wynosi około 25 do 30 lat, a w całym kraju zainstalowano ich już ponad 500 milionów. Od kilkunastu na dachu domu mieszkalnego po tysiące w komercyjnej farmie fotowoltaicznej” – powiedział Suvi Sharma.
Wraz ze wzrostem mocy słonecznej o 21% rocznie , dziesiątki milionów kolejnych paneli zostanie zainstalowanych – i zdemontowanych. Badanie opublikowane w 2019 roku w czasopiśmie „Renewable Energy” ostrzega, że w latach 2030–2060 możemy spodziewać się około 9.8 miliona ton odpadów z paneli słonecznych. Problem ten podkreśla pilną potrzebę opracowania bardziej zrównoważonych i efektywnych metod utylizacji paneli słonecznych w celu ograniczenia wpływu na środowisko naszej planety.
Sharma dodał: „Obecnie około 90% zużytych lub wadliwych paneli słonecznych trafia na wysypiska śmieci, głównie dlatego, że ich utylizacja jest znacznie tańsza niż recykling. Przewidujemy, że ta luka znacząco się zmniejszy w ciągu najbliższych pięciu do dziesięciu lat. Dzięki połączeniu opłacalności recyklingu i rosnących kosztów składowania na wysypiskach”.
Ogromne łopaty turbin wiatrowych nadają się niemal w całości do recyklingu
Wycofane z eksploatacji turbiny wiatrowe stanowią kolejny problem w zakresie recyklingu, a także potencjał biznesowy. Turbiny wiatrowe mają 20-letni okres eksploatacji, a większość wycofanych z eksploatacji turbin ląduje na wysypiskach wraz z panelami słonecznymi. Jednak niemal każdy element turbiny nadaje się do recyklingu – od stalowej wieży po kompozytowe łopaty, które zazwyczaj mają 170 stóp (ok. 52,7 m). Jednak najnowsze modele przekraczają 350 stóp (ok. 107,7 m), co może być problematyczne.
Według badań NREL z 2021 roku , w ciągu najbliższych pięciu lat w Stanach Zjednoczonych co roku będzie wycofywanych z eksploatacji od 3,000 do 9,000 lemieszy. Szacuje się, że do 2040 roku liczba ta wzrośnie o 10 000 do 20 000. Do 2050 roku wycofanych zostanie 235 000 lemieszy , co odpowiada 2.2 miliona ton masy całkowitej. Odpowiada to ponad 60 627 w pełni załadowanym ciągnikom.
Dowiedz się więcej o gospodarce opartej na odnawialnych źródłach energii w obiegu zamkniętym i jej działaniu
Firmy w gospodarce o obiegu zamkniętym postanowiły nie pozwolić, aby wszystkie te odpady poszły na marne, dlatego stosuje się recykling zużytych paneli słonecznych i turbin wiatrowych. Producenci turbin wiatrowych współpracują z partnerami zajmującymi się recyklingiem w duchu zrównoważonego rozwoju biznesu, przede wszystkim po to, aby ich łopaty nie gromadziły się na wysypiskach.
Firma Carbon Rivers z siedzibą w Knoxville stworzyła urządzenie do rozdrabniania nie tylko łopatek turbin, ale także zużytych materiałów kompozytowych z przemysłu motoryzacyjnego, budowlanego i morskiego. Następnie przetwarza je w odzyskane włókno szklane w procesie pirolizy. David Morgan , dyrektor ds. strategii firmy, powiedział: „Można je wykorzystać do produkcji łopatek turbin, jednostek pływających, betonu kompozytowego i części samochodowych nowej generacji”.
Veolia North America uruchomiła w 2020 roku fabrykę recyklingu w Missouri, która do tej pory przetworzyła około 2,600 łopat. Julie Angulo , starsza wiceprezes ds. technicznych i wydajności, mówi: „Obserwujemy pierwszą falę łopat w wieku od 10 do 12 lat, ale wiemy, że liczba ta będzie rosła z roku na rok”.
Veolia wykorzystuje w tym celu współprzetwarzanie w piecu. Firma stosuje innowacyjną metodę regeneracji rozdrobnionych ostrzy i innych materiałów kompozytowych w celu produkcji paliwa. Następnie sprzedaje je producentom cementu jako zamiennik węgla, piasku i gliny. W produkcji cementu technika ta zmniejsza emisję dwutlenku węgla o 27%, a zużycie wody o 13%.
Konkurenci firmy GE Renewable Energy pracują nad sposobami, aby od samego początku zwiększyć możliwość recyklingu łopat nowej generacji. Siemens Gamesa Renewable Energy rozpoczął produkcję całkowicie nadających się do recyklingu łopat do turbin wiatrowych lądowych i morskich. Firma dąży do tego, aby do 2040 roku wszystkie jej turbiny nadawały się w pełni do recyklingu. W lutym firma Vestas zaprezentowała nowatorską technologię, która umożliwia rozbiórkę i recykling łopat turbin na bazie żywicy epoksydowej.
Przeczytaj także: Norwegia już żyje przyszłością pojazdów elektrycznych
Złom baterii litowo-jonowych do pojazdów elektrycznych
Ponieważ żywotność akumulatorów pojazdów elektrycznych wynosi od 10 do 20 lat lub 100,000 200,000–XNUMX XNUMX mil, firmy zajmujące się recyklingiem zajmują się obecnie głównie złomem pochodzącym od producentów akumulatorów.
Firma Li-Cycle z siedzibą w Toronto wynalazła dwuetapową technikę, która przetwarza baterie i śmieci na materiały obojętne. Następnie rozdrabnia je w procesie hydrometalurgicznym, uzyskując minerały, które są odsprzedawane do głównego łańcucha dostaw produkcyjnych. Współzałożyciel i dyrektor generalny Li-Cycle, Ajay Kochhlar, mówi: „Jesteśmy na dobrej drodze, aby rozpocząć uruchamianie zakładu w Rochester pod koniec tego roku”.
Firma Redwood Materials została założona w 2017 roku pod Reno w stanie Nevada przez JB Straubela , byłego dyrektora ds. technologii i współzałożyciela Tesli, który stosuje nowatorskie podejście do recyklingu akumulatorów. Do rozbiórki akumulatorów i złomu Redwood wykorzystuje również hydrometalurgię.
W wiadomości e-mail Redwood stwierdził: „Do 2025 r. naszym celem jest produkcja 100 GWh rocznie materiałów katodowych i folii anodowej na potrzeby miliona pojazdów elektrycznych. Do 2030 r. naszym celem jest osiągnięcie produkcji 500 GWh rocznie, co umożliwi produkcję wystarczającej liczby baterii do zasilania pięciu milionów pojazdów elektrycznych”.
Firma Ascend Elements z siedzibą w Westborough w stanie Massachusetts również wykorzystuje technologię hydrometalurgiczną. Materiał katodowy jest pozyskiwany głównie ze złomu pochodzącego z produkcji baterii oraz zużytych baterii litowo-jonowych. Bezpieczna utylizacja baterii jest równie ważna, jak bezpieczny recykling zużytych paneli słonecznych i turbin wiatrowych.
W tym kontekście, starszy analityk ds. zrównoważonego rozwoju energetycznego w NREL , Garvin Heath, powiedział: „Ważne jest, aby pamiętać o kontekście tych nowych technologii i zrozumieć ich pełny cykl życia. Gospodarka o obiegu zamkniętym stwarza tym branżom wiele możliwości, aby były jak najbardziej zrównoważone i przyjazne dla środowiska na stosunkowo wczesnym etapie rozwoju”.
