Mais e mais startups estão surgindo com o objetivo de recuperar, reciclar e reutilizar materiais deixados para trás por novos desenvolvimentos em tecnologia climática. Essas organizações visam construir uma economia circular para componentes de energia limpa reciclando painéis solares e turbinas eólicas em fim de vida.
Empresas como Solarcycle, First Solar, Li-Cycle, Redwood Materials, Carbon Rivers e Veolia trabalham para reduzir o desperdício e encontrar usos econômicos para ele, ao mesmo tempo em que abordam questões ambientais. As indústrias de energia solar e eólica em rápida expansão e a crescente popularidade dos veículos elétricos (VEs) servem como lembretes para abordar o problema do desperdício.
A crescente dependência de recursos de energia renovável é a necessidade do momento para reduzir a exploração de combustíveis fósseis. Os crescentes setores de energia renovável produzirão toneladas de lixo em breve. Em um futuro próximo, esses milhões de painéis solares fotovoltaicos (PV), turbinas eólicas e baterias EV de íons de lítio chegarão ao fim de seus ciclos de vida individuais.
Algumas novas startups estão buscando criar uma economia circular para componentes de energia limpa. Elas querem ter certeza de que não repetirão erros passados de não limpar minas de carvão desativadas, poços de petróleo e usinas de energia. Essas startups visam recuperar, reciclar e reutilizar partes da inovação tecnológica climática para criar uma solução sustentável e lucrativa.
A Solarcycle é um excelente exemplo de empresa que busca solucionar o futuro problema do descarte de equipamentos tecnológicos para o clima. Fundada no ano passado em Oakland, Califórnia, a empresa construiu uma fábrica de reciclagem em Odessa, Texas. Lá, ela remove e reinsere 95% dos materiais de painéis solares descartados na cadeia de suprimentos.
Ela vende prata e cobre recuperados em mercados de commodities, bem como vidro, silício e alumínio para produtores e operadores de painéis solares.
Citando uma estimativa da EIA que sugere que a energia solar representará 54% da nova capacidade de geração de eletricidade em escala de utilidade pública nos Estados Unidos este ano, a CEO da Solarcycle, Suvi Sharma, disse: “A energia solar está se tornando a forma dominante de geração de energia. Mas com isso, surgem novos desafios e oportunidades. Fizemos um trabalho fenomenal para tornar a energia solar eficiente e economicamente viável, mas ainda não fizemos nada para torná-la circular e lidar com o fim da vida útil dos painéis.”
Segundo a Administração de Informação Energética dos EUA (EIA), a energia eólica e solar geraram 13.6% da eletricidade em escala de serviços públicos no ano passado. Esses números provavelmente aumentarão à medida que a energia renovável se expandir. Algumas das maiores empresas de serviços públicos do país já estão bem à frente do cronograma.
As vendas de veículos totalmente elétricos aumentaram para 5.8% do total de 13.8 milhões de veículos comprados nos Estados Unidos em 2022, ante 3.2% em 2021. Com as recentes restrições às emissões de escapamento e regulamentações para usinas de energia propostas pela Agência de Proteção Ambiental (EPA), as vendas de veículos elétricos podem atingir uma participação de mercado de 67% até 2032. Além disso, mais concessionárias de energia serão forçadas a acelerar a transição para geração de energia elétrica.
O Bipartisan Infrastructure Act e o Inflation Reduction Act (IRA) dão incentivos fiscais e financiamento para a fabricação doméstica de painéis solares e componentes. Eles também fornecem fundos para pesquisa em novas tecnologias solares e incentivam a reciclagem segura de painéis solares e turbinas eólicas em fim de vida.
Além da Solarcycle, a First Solar mantém um programa interno de reciclagem desde 2005. O diretor de produtos da First Solar, Pat Buehler , mencionou em um e-mail: "Reconhecemos que integrar a circularidade às nossas operações era necessário para expandir os negócios de forma sustentável. Mas, em vez de extrair metais e vidro de painéis descartados e resíduos de fabricação, nosso processo de reciclagem oferece recuperação de semicondutores em circuito fechado para uso em novos módulos."
A First Solar é a maior fabricante de painéis solares dos Estados Unidos. Fundada em Tempe, Arizona, em 1999, a empresa agora tem unidades de produção em Ohio e uma em construção no Alabama.
A empresa recebeu US$ 7.3 milhões em financiamento para pesquisa com o objetivo de desenvolver um novo painel solar residencial para telhados que seja mais eficiente do que os módulos de silício ou de película fina existentes.
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Você sabia ? A maioria dos painéis solares antigos ou danificados são descartados em aterros sanitários, pois é mais barato do que reciclá-los. Isso acontece em cerca de 90% dos casos.
Evitando que os painéis solares acabem em aterros sanitários
“A vida útil média de um painel solar é de cerca de 25 a 30 anos, e já existem mais de 500 milhões instalados em todo o país. Variando de uma dúzia no telhado de uma residência a milhares em uma usina solar comercial”, disse Suvi Sharma.
Com a capacidade de energia solar aumentando a uma taxa anual de 21% , dezenas de milhões de painéis solares serão instalados — e removidos. Um estudo publicado em 2019 na revista Renewable Energy alerta que, de 2030 a 2060, poderemos ver cerca de 9.8 milhões de toneladas métricas de resíduos provenientes de painéis solares. Essa questão ressalta a necessidade urgente de métodos mais sustentáveis e eficientes para o descarte desses painéis, a fim de mitigar o impacto ambiental em nosso planeta.
Sharma acrescentou ainda: "Atualmente, cerca de 90% dos painéis solares em fim de vida útil ou defeituosos acabam em aterros sanitários, principalmente porque o custo de descartá-los é muito menor do que o de reciclá-los. Prevemos que essa diferença diminuirá significativamente nos próximos cinco a dez anos, devido a uma combinação de fatores: a reciclagem se tornará mais rentável e os custos de aterro aumentarão."
As enormes pás das turbinas eólicas são quase completamente recicláveis
As turbinas eólicas desativadas representam mais um problema de reciclagem, além de um potencial de negócios. As turbinas eólicas têm uma vida útil de 20 anos, e a maioria das desativadas acaba em aterros sanitários, junto com painéis solares aposentados. No entanto, quase todos os componentes de uma turbina são recicláveis, da torre de aço às pás de material composto, que normalmente têm 170 metros de comprimento. Mas os modelos mais recentes ultrapassam os 350 metros, o que pode ser problemático.
De acordo com uma pesquisa do NREL de 2021 , entre 3,000 e 9,000 pás de tratores serão retiradas de serviço anualmente nos Estados Unidos durante os próximos cinco anos. Estima-se que esse número aumente para entre 10,000 e 20,000 até 2040. Em 2050, 235,000 pás terão sido removidas , totalizando 2.2 milhões de toneladas métricas. Isso equivale a mais de 60,627 cargas de trator totalmente carregadas.
Aprenda sobre a economia circular de energia renovável e como ela funciona
As empresas na economia circular decidiram não deixar todo esse lixo ir para o lixo, é por isso que a reciclagem de painéis solares e turbinas eólicas em fim de vida é seguida. Os fabricantes de turbinas eólicas estão fazendo parcerias com parceiros de reciclagem no espírito da sustentabilidade empresarial, principalmente para evitar que suas lâminas se acumulem em aterros sanitários.
A Carbon Rivers , sediada em Knoxville, criou um equipamento capaz de triturar não apenas pás de turbinas, mas também materiais compósitos descartados das indústrias automotiva, de construção e naval. Em seguida, transforma esses materiais em fibra de vidro reciclada por meio de um processo de pirólise. David Morgan , diretor de estratégia da empresa, afirmou: "Essa tecnologia pode ser usada na fabricação de pás de turbinas, embarcações marítimas, concreto compósito e autopeças de última geração."
A Veolia North America inaugurou uma fábrica de reciclagem no Missouri em 2020, processando cerca de 2,600 pás até o momento. Julie Angulo , vice-presidente sênior de tecnologia e desempenho, afirma: "Estamos recebendo a primeira leva de pás com 10 a 12 anos de uso, mas sabemos que esse número aumentará ano após ano."
A Veolia utiliza o coprocessamento em fornos para esse fim. A empresa tem uma abordagem inovadora de reconstituição de lâminas trituradas e outros materiais compósitos para produzir combustível. Em seguida, vende esse combustível para fabricantes de cimento como substituto do carvão, da areia e da argila. Na fabricação de cimento, a técnica reduz as emissões de dióxido de carbono em 27% e o consumo de água em 13%.
Concorrentes da GE Renewable Energy estão trabalhando em maneiras de tornar a próxima geração de pás mais recicláveis desde o início. A Siemens Gamesa Renewable Energy começou a fabricar pás totalmente recicláveis para turbinas eólicas terrestres e marítimas. O objetivo é tornar todas as suas turbinas totalmente recicláveis até 2040. A Vestas apresentou, em fevereiro, uma tecnologia inovadora que permite que pás de turbinas à base de epóxi sejam decompostas e recicladas.
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Sucata de bateria de íons de lítio para veículos elétricos
Como as baterias de veículos elétricos têm uma vida útil de 10 a 20 anos, ou 100,000 a 200,000 milhas, os recicladores agora lidam principalmente com sucata dos fabricantes de baterias.
A Li-Cycle , com sede em Toronto, inventou uma técnica em duas etapas que converte baterias e lixo em materiais inertes. Em seguida, esses materiais são triturados por meio de um processo hidrometalúrgico para produzir minerais que são revendidos para a cadeia de suprimentos da indústria. O cofundador e CEO da Li-Cycle, Ajay Kochhlar, afirma: "Estamos no caminho certo para iniciar a operação da unidade de Rochester no final deste ano."
A Redwood Materials foi fundada nos arredores de Reno, Nevada, em 2017, por JB Straubel . Ele é ex-diretor de tecnologia e cofundador da Tesla e está adotando uma abordagem inovadora para a reciclagem de baterias. Para decompor baterias e sucata, a Redwood também utiliza hidrometalurgia.
Em um e-mail, a Redwood afirmou: "Nosso objetivo é produzir 100 GWh/ano de materiais ativos para cátodo e folhas para ânodo para um milhão de veículos elétricos até 2025. Até 2030, nossa meta é aumentar a produção para 500 GWh/ano de materiais, o que possibilitaria baterias suficientes para alimentar cinco milhões de veículos elétricos."
A Ascend Elements , com sede em Westborough, Massachusetts, também utiliza tecnologia de hidrometalurgia. Eles extraem material ativo para cátodos principalmente de resíduos da fabricação de baterias, bem como de baterias de íon-lítio descartadas. O descarte seguro de baterias é tão importante quanto a reciclagem segura de painéis solares e turbinas eólicas em fim de vida útil.
Nesse contexto, Garvin Heath , analista sênior de sustentabilidade energética do NREL , afirmou: “É importante garantir que levemos em consideração o contexto dessas tecnologias emergentes e compreendamos todo o seu ciclo de vida. A economia circular oferece muitas oportunidades para que esses setores sejam o mais sustentáveis e ecologicamente corretos possível em uma fase relativamente inicial de seu crescimento.”
