Aga kogu jäätmed?

Autor: Rachel A. Meidl, Mathilde Saada

Kliimamuutuste surve ja alternatiivsete energiaressursside, nagu tuule- ja päikeseenergia, kaasamise kiireloomulisuse tõttu varjutab energia ülemineku tehnoloogiate väidetavate eeliste fikseerimine silmatorkavat tegelikkust – strateegia puudumist elutsükli muude välismõjude (nt jäätmete) tuvastamiseks ja kvantifitseerimiseks. kõrvaldamine või keskkonnamõjud.

Energiatööstus, valitsused ja ühiskond ei ole veel täielikult mõistnud sissetulevaid jäätmekoguseid ja kasutusea lõppenud päikesepatareididega seotud pikaajalisi mõjusid. Kui eelistatud on jätkusuutlik ja ringikujuline tulevik, on vaja kasutuselt kõrvaldatud paneelide kontrollitud haldamist lubatud ringlussevõtu, töötlemise ja kõrvaldamise rajatistes.

Mis on kaalul: päikeseenergia jäätmed

Prognooside kohaselt ulatub kogu maailmas 78. aastaks päikeseenergia jäätmete kogus ligikaudu 2050 miljoni tonnini. Paljud neist prognoosidest eeldavad aga paneelide täielikku eluea pikkust 25–30 aastat ega võta arvesse varajast asendamist, kiiret vananemist ega päikeseenergiast tingitud laialdast enneaegset dekomisjoneerimist. maksusoodustused, hüvitise määrad, paigaldushind, rasked ilmastikunähtused ja Hiina roll, mis võib neid numbreid lõpuks veelgi tõsta. Lisaks atraktiivsetele maksusubsiidiumidele, mis on toonud kaasa tohutu ja enneolematu päikeseenergia kasvu, on paneelide muundamise efektiivsus aasta-aastalt paranenud tänu tootmisuuendustele Hiinas, mis domineerib ja kontrollib päikeseenergia turgu. USA-s on päikeseenergiat demonstreeritud kui kriitilist lahendust võitluses kliimamuutustega, atraktiivset investeeringut ettevõtetele ja investoritele, mis on kooskõlas nende keskkonnaalaste sotsiaalsete ja juhtimiseesmärkidega, ning töökohtade loojana. 

Kuid ähvardavad jäätmemahud on vastuolus ringmajandusega ja ohustavad ülemaailmseid ja riiklikke jätkusuutlikkuse eesmärke. 

Fotogalvaanilise päikesepaneeli (PV) tükeldamine ja selle anatoomia mõistmine paljastab väga integreeritud süsteemi, mis muudab demonteerimise ja ringlussevõtu kulukaks, keeruliseks ning energia- ja ressursimahukaks protsessiks. Paneeli koostis sisaldab alumiiniumi, klaasi, keerulisi plastmassi ja erinevaid metalle, sealhulgas kaadmiumi, kroomi, pliid, seleeni ja hõbedat, mis töötlemata ja hooldamata võivad saastada pinnast ja leostuda põhjaveesüsteemidesse. Raskmetallide ja muude koostisosade olemasolu tõttu, mis ületavad toksilisuse piirmäärasid, võib kasutuselt kõrvaldatud paneelid liigitada föderaalselt reguleeritud ohtlikeks jäätmeteks ressursside säilitamise ja taaskasutamise seaduse (Resource Conservation and Recovery Act) alusel, mis reguleerib ohtlike jäätmete käitlemist. See klassifikatsioon toob päikesepaneelid USA Keskkonnakaitseagentuuri ohtlike jäätmete eeskirjade täieliku spektri alla ja toob kaasa hulga rangeid regulatiivseid kohustusi, mis muudavad paneelide klassifitseerimise, ladustamise, käsitsemise ja transportimise ringlussevõtuks või utiliseerimiseks kehtivate seaduste kohaselt kulukaks ja koormavaks.

Olelusringi lõpu probleem peegeldab majanduslikult elujõuliste ja jätkusuutlike kasutusea lõpetamise võimaluste puudumist, kusjuures valdavateks meetoditeks on prügilasse ladestamine, põletamine või "annetamine" (vabatahtlik ringlussevõtt) järelturule, mis nihutab jäätmekäitluse koormuse arendustegevusele. majandused. 

Päikeseenergia ringlussevõtu protsessi keerukus

Päikesepatareide ringlussevõtt on väga keeruline ja võib olla energia- ja ressursimahukas protsess, mis tekitab ise jäätmeid ja heitmeid (joonis 1). Ringlussevõtutehnoloogiad, eriti USA-s, on alles kujunemas ja kallid, mis piirab lõppladustamise võimalusi prügilasse ladestamise, põletamise ja ekspordiga – kõige odavamate viisidega. "Ohtlike jäätmete" nimetuse tõttu nõuavad kehtivad eeskirjad, et päikesepaneelide jäätmeid haldaksid kvalifitseeritud transportijad ning need oleksid lubatud töötlemis-, ladustamis-, kõrvaldamis- ja ringlussevõtukohtades. Arvestades päikeseenergia jäätmete prognoositavat kogust, on ebakindel, kas olemasolevad ohtlikud jäätmed ja ringlussevõtu rajatised on piisavad paneelide sissevoolu juhtimiseks, arvestades USA-s ringlussevõtu rajatiste asukoha, ehitamise ja laiendamise pikaajalist lubade andmise tähtaega. 

Need keerulised regulatiivsed takistused koos ringlussevõtu otseste kuludega soodustavad päikesepaneelide jäätmete hülgamist, ebaseaduslikku kaadamist ja kogumist, samas kui ilmnevad soodsamad võimalused. Kuigi paneelide elektroonikajäätmeteks (e-jäätmeteks) või muudeks materjalideks valesti klassifitseerimise, jälgimismehhanismide ja andmete läbipaistvuse puudumise tõttu on täpseid andmeid raske saada, võetakse USA-s ringlusse umbes 10% päikesepaneelidest ja see on pole selge, kas see arv tähendab täielikku või osalist ringlussevõttu.

Kuigi päikeseenergia ringlussevõtu tööstus seisab silmitsi ebapiisavate sisendite, kõrgete tegevuskulude ja madala kasumlikkusega, mis on tingitud väärtuslike materjalide väikesest kontsentratsioonist, on potentsiaali tugeva päikeseenergia ringlussevõtu turu tekkeks, kui taristu ja tarneahela koostöö oleks olemas, et koguda, töödelda ja müüa erinevaid komponente. Ükski neist korraldustest ei ole aga praegu paigas. Tuleks välja töötada uued ümmargused ärimudelid ja luua järelturud, mis põhinevad ringlussevõetud, taaskasutatud ja taaskasutatud ränil, metallidel ja materjalidel, mida kasutatakse teise elueaga paneelide ja muude rakenduste jaoks, mis vormistavad korduskasutamise, parandamise ja taastootmise väärtusahelad päikesepatareide tööstuses. 

Allikas: erinevatest allikatest koostanud Rachel Meidl ja Mathilde Saada.

Tulevased regulatiivsed mudelid USA-s

USA-s ei ole riiklikku raamistikku kasutuselt kõrvaldatud päikeseenergia jäätmete kohta, kuid California eeskuju järgides kaalub EPA praegu, kas kasutuselt kõrvaldatud paneele tuleks reguleerida universaalsete jäätmetena, mis on ohtlike jäätmete kategooria, millel on tõhustamine. eeskirjad, mille eesmärk on vähendada halduskoormust ning hõlbustada kogumist ja ringlussevõttu. California on esimene osariik, mis reguleerib kasutuselt kõrvaldatud päikesepaneelide kasutamist universaalsete jäätmetena ja nende hiljutine seadus võiks olla eeskujuks riikliku päikeseenergia jäätmete ringlussevõtu raamistiku edasisel väljatöötamisel ja eeskujuks teistele osariikidele. Hawaii, Põhja-Carolina ja Rhode Island kaaluvad ka päikesepaneelide reguleerimise eeskirju, et stimuleerida ringlussevõttu. See raamistik pole esmatähtis mitte ainult OECD riikide jaoks, vaid kriitilise tähtsusega ka arenevate majanduste jaoks, kus päikeseenergia tootmine kasvab enneolematult (nt Hiina ja India), kuna nendes maailma piirkondades puuduvad ametlikud jäätmekäitlusvõrgud, ringlussevõtu infrastruktuur ja eeskirjad. . Kuna päikeseenergia ringlussevõtu tööstus kerkib esile ja turule tuleb palju osalejaid, on üheks suurimaks väljakutseks vastutuse määramine suure hulga kogunenud orbjäätmete eest. 

Süsteemitasemel juhtimine ringmajanduse jaoks

Ringlusmajanduse ümbertöötlemine või ohtlike materjalide nõuetekohane kõrvaldamine, kui ringlussevõtt pole võimalik, on tõepoolest ringmajanduse oluline komponent. Ennekõike vajame aga lubavaid eeskirju, mis stimuleeriksid päikeseenergia jäätmete kogumist ja õiget kasutusea lõppu käitlemist. See võib aidata suurendada päikeseenergia ringlussevõtu võimsust, samal ajal kui tööstus ja järelturud laienevad terviklikule kasutuselt kõrvaldatud infrastruktuurile. Päikeseenergia ringlussevõtu tööstuse arengut soodustavate lahenduste puhul tuleks kaaluda ka investeerimisstiimuleid. 

Meie ühiskonna dekarboniseerimise ja elektrifitseerimise kiirustades jäetakse jäätmekäitlus sageli tähelepanuta. Võimalused on välja töötada nõuetekohaselt reguleeritud metoodikaid, mis võtavad arvesse päikeseenergiarajatiste tavaliselt ignoreeritud tegurite, nagu maakasutus, bioloogilise mitmekesisuse vähenemine, keskkonnaalane õiglus, veemajandus ja ülemaailmne transport, elutsükli mõjusid kogu tarneahelas. Lisaks võivad sellised tehnoloogiad nagu plokiahel anda suure tõuke kasutuselt kõrvaldatud paneelide läbipaistvaks ja vastutustundlikuks haldamiseks. On ülioluline, et me kavandaksime, valmistaksime ette ja kavandaksime energiasüsteeme taaskasutamiseks, taaskasutamiseks, taastootmiseks ja ringlussevõtuks praegu, vastasel juhul riskime tulevikus tekitada uusi keskkonna-, sotsiaalseid ja majanduslikke koormusi.

Rachel A. Meidl, LP.D., CHMM, on Rice'i ülikooli Bakeri Instituudi-Energiauuringute Keskuse energeetika- ja keskkonnateadlane. Varem nimetati ta USA transpordiministeeriumi agentuuri Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration asepresidendi asetäitjaks. 

Mathilde Saada on Rice'i ülikooli Bakeri instituudi energiauuringute keskuse teadur ja Rice'i ülikooli globaalsete suhete magistrant.