نیمه تاریک صنایع خورشیدی؛ با زباله‌های فتوولتائیک چه باید کرد؟

برای مقایسه در نظر بگیرید که میزان تولید زباله‌‌های فتوولتائیک در سال ۲۰۵۰ دو برابر میزان فعلی خواهد رسید. باتوجه به نگرانی‌‌های ناشی از احتمال نشت مواد سمی، افزایش هزینه‌‌های دفن و محدودیت در ظرفیت لندفیل‌‌های موجود، پژوهشگران به فکر افتاده‌‌اند تا روش‌‌های تازه‌‌ای برای مدیریت زباله‌‌های صنایع انرژی خورشیدی بر مبنای اقتصادی دورانی بیابند.

هم‌زمان با شکوفایی صنعت خورشیدی، تقاضا برای تمام مواد اولیه از شن گرفته تا فلزات کمیاب روبه فزونی گرفته است. امروزه انرژی خورشیدی تنها یک درصد از انرژی الکتریکی جهان را تأمین می‌‌کند؛ اما حدود ۴۰ درصد از مصرف جهانی تلوریم، ۱۵ درصد از مصرف جهانی نقره و بخش عظیمی از مصارف کوارتز، ایندیوم، روی، قلع و گالیوم به همین صنعت نوظهور اختصاص یافته است. باتوجه به آمار و ارقام شگرف یادشده، به‌‌نظر می‌‌رسد که بازیافت مجدد فلزات و اخذ رویکرد اقتصاد دورانی برای تداوم این صنعت، امری ناگزیر است.

پیشتازی اروپا در صنعت بازیافت خورشیدی

یک دهه‌‌ی پیش، تولیدکنندگان اروپایی تجهیزات فتوولتائیک به‌‌صورت داوطلبانه در یکی از برنامه‌‌های مسئولیت‌پذیری توسعه‌یافته‌ی تولیدکنندگان (EPR) مربوط به صنعت خورشیدی موسوم به PV Cycle شرکت کردند. در سال ۲۰۱۴، صنعت فتوولتائیک نیز مشمول قوانین زباله‌‌های الکتریکی و الکترونیکی (WEEE) شد و تمام تولیدکنندگان موظف به مشارکت در برنامه‌‌ی EPR شدند. اجرای این برنامه از سال ۲۰۰۹ تاکنون موجب شده که مقداری بالغ‌‌بر ۳۰ هزار تن تجهیزات فتوولتائیک بازیافت شود. با استقرار مراکز جمع‌‌آوری، بازار ماژول‌‌های فتوولتائیک مستعمل نیز رونق گرفته است.

در ایالات متحده‌‌ی آمریکا هیچ‌‌گونه مقررات دولتی در زمینه‌‌ی مدیریت زباله‌‌های الکترونیکی و حمایت از جمع‌‌آوری و بازیافت زباله‌‌های فتولتائیک وضع نشده است. قوانین دولتی این کشور تنها سازوکار مدیریت آن دسته از ماژول‌‌های فتوولتائیکی را مدنظر قرار داده که مطابق «قانون حفظ و بازیافت منابع»، به‌‌عنوان زباله‌‌های خطرناک درنظر گرفته می‌‌شوند. تنها ماژول‌‌های فتوولتائیکی که در ساختارشان از عناصری نظیر سرب و کادمیوم استفاده شده باشند، به‌‌عنوان زباله‌‌های خطرناک شناخته می‌‌شوند و بقیه‌‌ی انواع ماژول‌‌ها مشمول چنین قوانینی نمی‌شوند. ازآنجاکه تشخیص وجود عناصر خطرناک درون یک ماژول‌ها تنها از طریق بررسی ظاهری این تجهیزات غیرممکن است؛ بسیاری این‌‌گونه استدلال می‌‌کنند که شاید جمع‌‌آوری تمام ماژول‌‌های فتوولتائیک گزینه‌ی منطقی‌‌تری باشد.

در این میان، مقامات محلی ایالت‌‌های آمریکا خود ابتکار عمل را به‌‌دست گرفته‌‌اند. در سال ۲۰۲۰، قانونی وضع شد که سازندگان پنل‌‌های فتوولتائیک فعال در بازارهای نیویورک و واشنگتن را ملزم به مشارکت در برنامه‌‌های جمع‌‌آوری و EPR کرد. هیئتی از نمایندگان در کالیفرنیا به‌‌تازگی کارگروهی را تشکیل داده‌‌اند تا گزینه‌‌هایی نظیر EPR برای بازیافت تجهیزات فتوولتائیک و باتری‌‌های لیتیوم یونی را ارزیابی کنند.

امروزه، چالش اصلی در بازیافت فتوولتائیک، برآورد ارزش واقعی مواد بازیافتی درمقابل هزینه‌‌های جمع‌‌آوری و بازیافت قطعات است. آژانس بین‌‌المللی انرژی‌‌های تجدیدپذیر گزارش داده که ارزش مواد بازیافتی در این صنعت تا سال ۲۰۵۰، بالغ‌‌بر ۱۵ میلیارد دلار خواهد بود. اما ما هنوز نتوانسته‌‌ایم به یک روش اقتصادی برای جمع‌‌آوری و بازیافت زباله‌‌های فتوولتائیک باهدف استخراج مواد ارزشمند درون آن‌‌ها دست یابیم. بخش اعظم مواد ارزشمند درون زباله‌‌های فتوواتائیک شامل آلومینیوم به‌‌کاررفته در فریم پنل‌‌ها و نیز نقره‌‌ی موجود در خمیر متالیزاسیون است. دسترسی به مواد پرارزش‌‌تر در بازیافت این تجهیزات خود نیازمند تخصص در کار با شیشه خواهد بود.

۸۰ الی ۹۰ درصد از وزن یک پنل را شیشه‌‌ی آن تشکیل می‌‌دهد. شیشه‌‌ی بازیافت‌‌شده از پنل‌ها (درصورت حذف ناخالصی‌‌ها) می‌‌تواند بارها و بارها بازیافت شود. مشکل فعلی این است که به‌‌دلیل وجود آنتیموان و ذرات پلاستیک در ضایعات شیشه‌‌ی پنل‌‌ها،  تأسیسات بازیافت شیشه قادر به فرآوری و استخراج یک محصول باکیفیت از ضایعات فتوولتائیک نیستند. کارشناسان می‌گویند تصمیم‌‌گیری درمورد آینده‌‌ی بازیافت شیشه از ضایعات فتولتائیک از جمله موضوعاتی است که بیش از آنکه نیازمند نوآوری در این صنعت باشد، به ایجاد ارتباطی دوسویه میان طراحان محصولات فتوولتائیک و فعالان صنعت بازیافت نیاز دارد.

دریافت سیگنال‌‌های مثبت از بازار، اهمیت فراوانی در جهت‌‌دهی سرمایه‌‌گذاری‌‌ها به‌‌سوی زیرساخت‌‌های صنعت بازیافت دارد. در پی افزایش ناگهانی قیمت سیلیکون پلی‌‌کریستالین در دهه‌‌ی ۲۰۰۰ میلادی، برخی از شرکت‌‌های سازنده‌‌ی قطعات فتوولتائیک نظیر SolarWorld به‌‌سوی ایجاد نوآوری در فناوری بازیافت سوق یافتند. باریافت سیلیکون توانست به‌‌مانند سدی درمقابل افزایش بی‌‌رویه‌‌ی قیمت مواد اولیه‌‌ی این کارخانجات عمل کند. آن‌‌ها نشان دادند که استفاده از سیلیکون بازیافتی می‌‌تواند تا ۵۰ درصد کاهش مصرف انرژی را در خطوط تولید پنل‌‌های خورشیدی به‌‌همراه داشته باشد؛ اما این نوآوری هرگز نتوانست به تأسیس خطوط بازیافت خودکار زباله‌‌های فتوولتائیک منجر شود؛ چرا که شرکت یادشده نتوانست در برابر سایر سازندگان نوظهور تجهیزات فتوولتائیک رقابت کند و پس از مدتی تأسیسات بازیافت فتوولتائیک خود را به‌‌کلی تعطیل کرد.

بازیافت زباله‌‌های فتوولتائیک نیازمند نوآوری در صنایع فرآوری مواد و ارجاع محصولات است. تاکنون روش‌‌های متعددی برای بازیافت مورد بررسی قرار گرفته‌‌اند. این روش‌‌ها شامل بازیافت تمامی ضایعات فتوولتائیک به‌‌صورت انبوه و نیز روش‌‌های اختصاصی متناسب با هر یک از فناوری‌‌های فتوولتائیک بود. در حال حاضر، هنوز سازوکار بهینه‌‌ای برای بازیافت تجهیزات فتوولتائیک معرفی نشده است. ما هنوز نمی دانیم چگونه باید این حجم انبوه از ضایعات تجهیزات فتوولتائیک را که به شکلی گسترده در نقاط مختلف جهان توزیع شده‌‌اند، با حداقل هزینه جمع‌‌آوری کرد. ما تا دستیابی به یک رویکرد بهینه در صنعت بازیافت فتوولتائیک فاصله‌‌ی زیادی داریم.

اقدامات داوطلبانه می‌تواند بخشی از راه‌‌حل باشد؛ اما نمی‌‌توان در بلندمدت روی آن حساب باز کرد. برنامه‌‌های EPR زمانی می‌توانند مؤثر واقع شوند که به‌‌صورت اجباری درآیند تا جلوی سوءاستفاده‌‌ی شرکت‌‌های ذی‌‌نفع گرفته شود. با این حال، بسیاری از هواداران صنایع انرژی خورشیدی دیدگاه مثبتی راجع‌‌به اجباری‌‌سازی برنامه‌‌های EPR ندارند. آن‌‌ها می‌‌گویند چنین قوانینی می‌‌تواند هزینه‌‌های مازادی را به صنایع پاک تحمیل کند که درنهایت به رقابت‌‌پذیری آن‌‌ها در مقابل صنایع سوخت فسیلی ضربه خواهد زد.

مؤسسه‌‌ی استانداردهای ملی آمریکا قوانین خوبی در حمایت از کارخانجاتی دارد که بدون تحمیل هزینه به مشتریان خود در برنامه‌‌های بازیافت مشارکت می‌جویند. شرکت FirstSolar دارای تاسیساتی است که می‌‌تواند ۹۵ درصد از مواد نیمه‌‌هادی و تقریبا تمام تلوریم موجود در محصولات خود را بازیافت کند. این رویه می‌‌تواند تأثیر به‌‌سزایی در برآورده‌‌ساختن الزامات مربوط به بازیافت تلوریم و ممانعت از ورود این عنصر به لندفیل‌‌ها داشته باشد. در عین حال، توسعه‌‌ی این تأسیسات می‌‌تواند از سرمایه‌‌گذران فعال در صنعت فتوولتائیک دربرابر نوسانات قیمت تلوریم در زمان اوج تقاضا نیز محافظت کند.

تمامی واقعیات فعلی بر این حقیقت تأکید دارند که ما نیاز به یک تفکر سبزتر در بخش طراحی محصول و زنجیره‌‌ی تأمین محصولات داریم تا بتوانیم به پایداری بیش‌‌تری در صنایع پاک دست یابیم. انرژی خورشیدی بک قطعه‌‌ی مهم در حل پازل تغییرات اقلیمی و معضل کمبود انرژی به‌‌شمار می‌‌رود. به‌‌یقین، حرکت به‌‌سمت اقتصاد دورانی در بخش بازیافت زباله‌‌های فتوولتائیک نیز می‌‌تواند نقش مفید این صنعت را بیش‌ازپیش پررنگ کند.