Hva med alt avfallet?

Av Rachel A. Meidl, Mathilde Saada

Med presset fra klimaendringer og det haster med å innlemme alternative energiressurser som vind og sol, overskygger fikseringen på de påståtte fordelene med energiomstillingsteknologier den grelle virkeligheten – et fravær av strategi rundt identifisering og kvantifisering av andre livssykluseksternaliteter, som avfall. avhending eller miljøpåvirkninger.

Energiindustrien, myndighetene og samfunnet har ennå ikke fullt ut forstått de innkommende avfallsmengdene og de langsiktige konsekvensene forbundet med end-of-life solcellepaneler. Hvis en bærekraftig og sirkulær fremtid er den foretrukne veien videre, er det nødvendig med kontrollert håndtering av utrangerte paneler i tillatte resirkulerings-, behandlings- og deponeringsanlegg.

Hva står på spill: Solar Waste

Akkumulerte solavfallsprognoser over hele verden forventes å nå rundt 78 millioner tonn innen 2050. Imidlertid antar mange av disse prognosene full levetid på 25-30 år med paneler og tar ikke hensyn til tidlig utskifting, rask foreldelse og omfattende for tidlig dekommisjonering drevet av solenergi. skattefradrag, kompensasjonssatser, installasjonspris, alvorlige værhendelser og Kinas rolle som til slutt kan presse disse tallene enda høyere. Bortsett fra attraktive skattesubsidier som har resultert i massiv og enestående solvekst, har konverteringseffektiviteten til paneler forbedret år etter år, takket være produksjonsinnovasjoner i Kina, som dominerer og kontrollerer solenergimarkedet. I USA har solenergi blitt vist frem som en kritisk løsning for å bekjempe klimaendringer, en attraktiv investering for selskaper og investorer som er i tråd med deres miljømessige sosiale og styringsmål, og en jobbskaper. 

Men de truende avfallsmengdene strider mot en sirkulær økonomi og utgjør en trussel mot globale og nasjonale bærekraftsmål. 

Å dissekere et solcellepanel (PV) og forstå dets anatomi avslører et svært integrert system som gjør demontering og resirkulering til en kostbar, komplisert og en energi- og ressurskrevende prosess. Sammensetningen av et panel inkluderer aluminium, glass, kompleks plast og et utvalg av metaller, inkludert kadmium, krom, bly, selen og sølv, blant andre, som er ubehandlet og ubehandlet, kan forurense jord og lekke ut i grunnvannsystemer. På grunn av tilstedeværelsen av tungmetaller og andre bestanddeler som overskrider regulatoriske terskler for toksisitet, kan utrangerte paneler klassifiseres som et føderalt regulert farlig avfall i henhold til Resource Conservation and Recovery Act, loven som regulerer håndtering av farlig avfall. Denne klassifiseringen bringer solcellepaneler inn under hele spekteret av US Environmental Protection Agencys forskrifter for farlig avfall og har en rekke strenge regulatoriske forpliktelser som gjør det dyrt og tyngende å klassifisere, lagre, håndtere og transportere paneler for resirkulering eller deponering i henhold til eksisterende lov.

Slutt-av-livssyklus-problemet reflekterer mangelen på økonomisk levedyktige og bærekraftige end-of-life alternativer, de dominerende metodene er deponi, forbrenning eller "donasjon" (frivillig resirkulering) til sekundærmarkeder som flytter avfallshåndteringsbyrden til utvikling økonomier. 

Kompleksiteten til solenergiresirkuleringsprosessen

Resirkulering av solcelleanlegg er svært komplekst og kan være en energi- og ressurskrevende prosess som genererer sitt eget avfall og utslipp (Figur 1). Gjenvinningsteknologier, spesielt i USA, er fortsatt begynnende og koster uoverkommelige, noe som begrenser de endelige disponeringsalternativene til deponi, forbrenning og eksport – de minst kostbare veiene med stor margin. På grunn av betegnelsen "farlig avfall" krever gjeldende regelverk at solcellepaneler skal håndteres av kvalifiserte transportører og i tillatte behandlings-, lagrings-, avhendings- og resirkuleringsanlegg. Med de anslåtte volumene av solavfall, er det usikkert om eksisterende farlig avfall og resirkuleringsanlegg er tilstrekkelige til å håndtere tilstrømningen av paneler gitt de langvarige tillatelsesfristene for å plassere, bygge og skalere resirkuleringsanlegg i USA. 

Disse intrikate regulatoriske hindringene, sammen med de direkte kostnadene ved resirkulering, oppmuntrer til forlatelse, ulovlig dumping og lagring av avfallssolpaneler mens rimeligere alternativer dukker opp. Selv om nøyaktige tall er vanskelige å få tak i på grunn av feilklassifisering av paneler som elektronisk avfall (e-avfall) eller andre materialer, mangel på sporingsmekanismer og datatransparens, er estimater at ~10 % av solcellepaneler resirkuleres i USA, og det er uklart om dette tallet oversetter til fullstendige eller delvise resirkuleringsresultater.

Selv om solenergiresirkuleringsindustrien står overfor utfordringer med utilstrekkelig innsats, høye driftskostnader og lav lønnsomhet på grunn av små konsentrasjoner av verdifulle materialer, er det potensial for et sterkt solenergiresirkuleringsmarked dersom det fantes infrastruktur og forsyningskjedesamarbeid for å samle inn, behandle og selge ulike komponenter. Imidlertid er ingen av disse ordningene på plass. Nye sirkulære forretningsmodeller bør utvikles og sekundærmarkeder etableres basert på resirkulert, gjenbrukt og gjenvunnet silisium, metaller og materialer for andre liv paneler og andre applikasjoner som formaliserer gjenbruk, reparasjon og reprodusering av verdikjeder i solcelleindustrien. 

Kilde: Sammenstilt fra ulike kilder av Rachel Meidl og Mathilde Saada.

Fremtidige reguleringsmodeller i USA

Et nasjonalt rammeverk for utrangert solavfall i USA eksisterer ikke, men etter Californias ledelse, vurderer EPA for tiden om uttjente paneler bør reguleres som "universelt avfall", en kategori av farlig avfall med strømlinjeformet forskrifter som skal redusere forvaltningsbyrder og lette innsamling og gjenvinning. California er den første staten som regulerer utgåtte solcellepaneler som universelt avfall, og deres nye lov kan tjene som en modell for fremtidig utvikling av et nasjonalt rammeverk for resirkulering av solavfall og en plan for andre stater å følge. Hawaii, North Carolina og Rhode Island vurderer også regler for styring av solcellepaneler for å stimulere til resirkulering. Dette rammeverket er ikke bare viktig for OECD-land, men avgjørende for utviklingsøkonomier som opplever en enestående vekst i solenergi (f.eks. Kina og India), ettersom formelle avfallsdeponeringsnettverk, resirkuleringsinfrastruktur og reguleringer mangler i disse regionene i verden. . Etter hvert som solenergiresirkuleringsindustrien dukker opp og mange aktører kommer inn på markedet, vil en av de største utfordringene være å tildele ansvaret for den enorme mengden akkumulert foreldreløst avfall. 

Ledelse på systemnivå for en sirkulær økonomi

Resirkulering - eller riktig avhending av farlige materialer hvis resirkulering ikke er mulig - er virkelig en viktig komponent i en sirkulær økonomi. Men først og fremst trenger vi muliggjørende forskrifter som stimulerer til innsamling og forsvarlig håndtering av solcelleavfall. Dette kan bidra til å bygge solenergiresirkuleringskapasitet mens industri og sekundærmarkeder skaleres som en del av en omfattende infrastruktur for sluttbrukt levetid. Investeringsinsentiver bør også vurderes i pakken med løsninger for å oppmuntre til utviklingen av solenergiresirkuleringsindustrien. 

I jaget med å avkarbonisere og elektrifisere samfunnet vårt, blir avfallshåndtering ofte oversett. Det finnes muligheter for å utvikle metoder med riktig omfang som tar hensyn til livssykluspåvirkningene på tvers av hele forsyningskjeder av ofte ignorerte faktorer ved solcelleinstallasjoner som arealbruk, tap av biologisk mangfold, miljørettferdighet, vannforvaltning og global transport. I tillegg kan teknologier som blokkjede gi stor drivkraft for transparent, ansvarlig styring av utgåtte paneler. Det er viktig at vi planlegger, forbereder og designer energisystemer for gjenbruk, gjenvinning, reproduksjon og resirkulering i nåtiden, ellers risikerer vi å skape nye miljømessige, sosiale og økonomiske byrder i fremtiden.

Rachel A. Meidl, LP.D., CHMM, er stipendiat i energi og miljø ved Rice Universitys Baker Institute-Center for Energy Studies. Hun ble tidligere utnevnt til assisterende assisterende administrator for Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration, et byrå for US Department of Transportation. 

Mathilde Saada er forskningsassistent ved Senter for energistudier ved Rice Universitys Baker Institute og MA-student i Rice Universitys Master of Global Affairs.