Recyklace krystalického skla: Výzvy a řešení

Je třeba začít vysloužilou fotovoltaiku skutečně recyklovat. Aktuální čísla jsou alarmující, zájem je jen o hliník a sklo a ukazuje se, že solární byznys je vše možné, jen ne zelený.

Recyklační alibi a realita

Za recyklaci solárních panelů se platí a to již předem. To ti současní to mají jednodušší, díky recyklačnímu poplatku vysloužilé panely prostě odevzdají. Ale co dál? Problém představují takzvané wafery, což jsou malé vodivé části uprostřed panelu, které jsou zatavené v polymeru (plastu) a obsahují stříbro, křemík, cín a zinek, novější panely pak další prvky.

Velký problém je, že se v ČR denně údajně recyklují pouhé tři až čtyři tuny solárních fotovoltaických panelů (rozuměj: hliníku a skla). A ve světě to není lepší. A dokonce i ty panely, které recyklovány opravdu jsou, opět představují odpad a to ve výši cca 10 % svého objemu.

Časovaná bomba nerecyklovatelných waferů

A právě nerecyklovatelné wafery představují časovou bombu. Musíme si uvědomit, že je nyní v naší zemi celkem 130 tisíc fotovoltaických elektráren včetně těch nejmenších na střechách rodinných domů, vedle toho je již naskladněno ohromné množství fotovoltaického odpadu, tedy vysloužilých panelů. A vstupní poplatek za recyklaci vůbec neodpovídá současným možnostem.

Ovšem nejdražším kovem fotovoltaických panelů je obvykle o poznání levnější stříbro a to jen u některých. Chemická cesta rozebrání waferů (oddělení kovů), jako se to dělá u mobilů, se nevyplatí. Zajímavé řešení se našlo.

Čtěte také: Skleněný odpad a brusné materiály

Brněnský experiment: Využití waferů ve slévárenství

Chemici z brněnského Vysokého učení technického (VUT) si uvědomili, že kovy obsažené ve waferech se dají použít k vylepšení vlastností hliníkových slitin. On je vlastně samotný hliník spolu se sklem jednou ze dvou nejsnáze recyklovatelných součástí fotovoltaických panelů. Brněnští výzkumníci zkusili wafery přeměnit na drť, ke které přidali špony vzniklé při obrábění hliníku, vše slisovali dohromady do podoby tablet a ty nechali spéct do jakýchsi puků.

A právě tyto puky by měly najít využití ve slévárenství. Pokud se puky roztaví ve správném poměru s hliníkem, lze prý z této slitiny vyrábět například nové bloky motorů nebo převodovky. To jsme u waferů obsahujících stříbro, křemík, cín a zinek. Nyní vědci hledají způsob, jak využít podobným způsobem nejmodernější solární panely, tedy jejich wafery, které již neobsahují stříbro, ale naopak zde najdeme další prvky (měď, indium, galium, selen, síru, …).

Je proto třeba zkoumat možnosti recyklace všech různých typů waferů. Co se stane s plasty, retardéry hoření atd.? Byť někteří odborníci uvádějí, že je možné zpracovat recyklací fotovoltaických panelů až těžko uvěřitelných 95 % hmoty, reálně se získává především hliník z hliníkového rámu a sklo. Ostatní suroviny, tedy prvky, dokonce možno říci suroviny strategické, využívány nejsou. A při objemu fotovoltaického odpadu jde již o zajímavá čísla.

Mýty a fakta o recyklaci solárních panelů

Většina lidí žije v představě, že je recyklace solárních panelů nemožná nebo vysoce náročná. Není to ale úplně pravda. Solární panely i jejich recyklace podléhají zákonům, které jasně stanovují do jaké míry musí být zrecyklované. Podle odborníků se dá recyklovat až těžko uvěřitelných 95 % součástí solárních panelů, zákon pak stanovuje minimální úroveň recyklace na 80 %.

Na krystalické panely připadá až ze 70 % sklo a z 20 % hliníkový rám. U tenkovrstvých panelů je podíl skla a hliníku dohromady dokonce 95 %. Sklo se ze skleněného materiálu získává zpět s čistotou 99,99 %. U hliníku tato hodnota dosahuje 100 %.

Čtěte také: Přírodní zelené sklo

Životnost solárních elektráren je 30 let a déle, právě proto u nás není ještě plně rozjetá infrastruktura, která by se jejich recyklací zabývala.

Hliník a sklo: Hlavní recyklovatelné složky

U nás jsou dnes z 98 % instalované křemíkové panely, z jejichž objemu tvoří sklo až 70 % a hliníkový rám cca 20 %. I více jak 95 % tvoří hliník spolu se sklem u takzvaných tenkovrstvých panelů a zbývající podíl připadá především na plasty. V případě skla lze získat až 95 % skleněného materiálu s čistotou 99,99 % a v případě hliníku jde o téměř 100 %.

Opětovné využití hliníku nám přitom uspoří až 70 % energie potřebné při výrobě nového hliníku z čerstvé suroviny.

Energetická náročnost recyklace

Energetická i materiálová náročnost recyklace solárních panelů je v současnosti srovnatelná s výrobou z primárních surovin, pokud bychom měli panely recyklovat na 100 %. Hlavní překážkou snadné a ekonomicky rentabilní recyklace fotovoltaických panelů je zřejmě jejich různorodost a odlišné materiálové složení.

Čili recyklační poplatek by vlastně měl být podle současných možností recyklace téměř ve výši 100 % pořizovací ceny panelů. To by však byla zásadní překážka celému fotovoltaickému byznysu. Mírný poplatek proto vlastně znamená jediné, většina vysloužilých panelů se skladuje a z těch recyklovaných (sklo a hliník) se skladují wafery.

Čtěte také: Vše o nádobách na tříděný odpad

Dobrovolná zodpovědnost a technologický pokrok

Evropští výrobci a dodavatelé solárních panelů sice založili organizaci PV Cycle, která je založena na principu dobrovolné zodpovědnosti za výrobek v průběhu celého jeho životního cyklu. Jenže původní uvažovaný systém recyklace spočíval v rozebrání panelů, jejich chemickém očištění a následném opětovném použití. Takový postup ale začal narážet na technologický pokrok.

Články jsou stále tenčí a při relativně primitivní metodě recyklace by se mohly zničit. Dodnes přitom vlastně neexistují zařízení, která by byla určena výhradně pro zpracování vysloužilých fotovoltaických panelů!

Ekodesign a chemické složení panelů

Jedinou cestou, jakou by se měl fotovoltaický průmysl ubírat, je nekoukat jen na cenu, ale také na snadnou recyklaci (nebo alespoň likvidaci) solárních panelů. A tomu uzpůsobit i jejich chemické složení. Ostatně to dokazuje i brněnský experiment. Puky vyrobili z waferů obsahujících stříbro, křemík, cín a zinek. Ale takové složení mají jen některé panely. Stále přitom zůstává otázka, co se stalo s plasty a dalšími škodlivinami.

V součtu je dnes celý takzvaný systém recyklace fotovoltaických panelů a recyklačních poplatků především byznysem s odpadem, který je třeba někde uložit. Přitom jsme se vlastně zavázali, že do roku 2030 nebude takový odpad existovat. A pokud se vůbec někdo zabývá nějakými recyklačními odhady a výpočty, měl by změnit jednu zásadní proměnnou. Totiž, že životnost nekvalitních panelů původem z Číny není deklarovaných 25 let, ale v lepším případě 15.

Alarmující zprávy o toxickém odpadu

Za zmínku určitě stojí například alarmující článek nazvaný Ingering Legacy: Millions of Toxic Solar Panels That Can’t Be Recycled Destined for Landfills (Přetrvávající dědictví: Miliony toxických solárních panelů, které nelze recyklovat, určené na skládky), případně What’s Happening with the Growing Volume of Wasted Solar Panels? (Co se děje s rostoucím objemem vyhozených solárních panelů?).

V prvním článku se dokonce hovoří o kontaminaci vod jedovatými látkami unikajícími ze solárů uložených na skládkách, o ohřívání míst, kde jsou uloženy o 3 až 4 oC a také o přepravě vysloužilých fotovoltaických panelů do rozvojových zemí za účelem jejich opětovného použití či skládkování. Zdá se, že snaha o takzvanou zelenou energii vytvořila obludný ekologický problém, který situaci zhoršuje více, než by vůbec dovedl pomoci.

Tabulka: Obsah materiálů ve fotovoltaických panelech

Možnosti zpracování vysloužilých solárních panelů

V současnosti se FV panely zpracovávají nejprve odstraněním hliníkových komponent a kabeláží (jsou snadno recyklovatelné) a svorkovnic. Zbytek se drtí. Potíž je, že u některých druhů panelů jsou recyklovatelné elektrické komponenty obaleny plasty (etylenvinylacetát). To sice prodlužuje jejich životnost, ale komplikuje zpracování.

Ponecháme-li stranou ruční mechanické oddělování jednotlivých komponent, které není ekonomicky udržitelné ani smysluplné, jeví se jako jednou z variant pyrolýza spolu s chemickým loužením. Pomocí organických rozpouštědel se uvolní skleněné komponenty. Pro uvolnění polovodičových součástek se použije tzv. tepelný rozklad, který rozpustí adheziva.

Ekodesign a budoucnost recyklace

Pokud nebudou výrobci solárních panelů dbát na tzv. Solární panely v sobě ukrývají cenné materiály, ke kterým se budou chtít zpracovatelé dostat. Je tedy více než důležité, aby výrobci dodržovali ekodesign a při výrobě nehleděli jen na cenu, ale i na snadnou recyklaci (nebo alespoň likvidaci).

Pokud má být (a ona musí) recyklace solárních panelů ekonomicky rentabilní, bude muset probíhat ve velkém. A pro to je smysluplný ekodesign nezbytností. A stejně tak se musíme připravit na to, že při recyklaci solárních panelů bude mít velké slovo chemie. Předpokládá se, že mechanická recyklace začne časem narážet na své limity a stane se zřejmě neefektivní.

Životnost a výměna panelů

Životnost fotovoltaických panelů je v současnosti odhadována na minimálně 30 let, v ideálním případě však může být až dvojnásobná. Investor může zvážit, zda je pro něj výhodnější vyrábět elektřinu s nižší účinností, nebo investovat do nových panelů. Staré panely ani v tom případě nemusí být zlikvidovány, ale mohou být nabídnuty zájemcům, pro něž je nízká cena panelů důležitější než jejich účinnost.

Systém PV Cycle

Fotovoltaické panely nespadají pod směrnici 2002/95/ES o omezení používání některých nebezpečných látek v elektrických a elektronických zařízeních (RoHS) ani pod směrnici 2002/96/ES o odpadních elektrických a elektronických zařízeních (OEEZ). Přesto byl k recyklaci fotovoltaických panelů vytvořen systém PV Cycle.

Jedná se o celoevropskou aktivitu výrobců a dodavatelů fotovoltaických panelů založenou na dobrovolné zodpovědnosti za výrobek v průběhu celého životního cyklu. V každém sběrném místě systému PV Cycle jsou instalovány dva kontejnery na fotovoltaické panely. Jeden kontejner je určen na krystalické křemíkové panely, druhý na panely tenkovrstvé, pro jejichž recyklaci je používána jiná technologie. Po naplnění je kontejner vyměněn za prázdný a panely jsou odvezeny k recyklaci.

tags: #krystalicke #sklo #recyklace

Oblíbené příspěvky:

• Kam na dovolenou?
• Životní prostředí a klima
• Výpočet stavebního odpadu
• Klimatická doporučení: Diverzita pohledů
• Taneční sál v Doksech