Il fotovoltaico è la fonte di energia pulita che ha vinto la corsa delle rinnovabili. Secondo l’International Renewable Energy Agency (IRENA), nel 2022 l’energia solare ha rappresentato circa il 60% della nuova capacità installata nel settore delle energie pulite. Il miglioramento dell’efficienza, la riduzione dei costi di produzione e gli incentivi hanno favorito una crescita esponenziale del settore. Le previsioni indicano che la capacità fotovoltaica globale supererà i 4500 GW entro il 2050, contribuendo in modo significativo alla transizione energetica.
Eppure, la crescente diffusione dei pannelli solari porta con sé una sfida non solo tecnologica ed economica legata al loro fine vita, ma anche ambientale. È un tema importante quello che emerge dallo studio “A comprehensive review on the recycling technology of silicon based photovoltaic solar panels: Challenges and future outlook”, realizzato da due ricercatori della School of Built Environment dell’Università di Reading, nel Regno Unito, e su cui, ancora, non si è posto la dovuta attenzione.
Anche il riciclo, infatti, ha impatti negativi. Se i vantaggi sono evidenti, perché recuperando materiali preziosi come silicio, argento e rame non sono necessarie nuove estrazioni minerarie, con conseguente abbattimento delle emissioni di CO₂ e di altri inquinanti, alcuni processi di riciclo possono rilasciare sostanze tossiche e richiedono un elevato consumo di energia. Investire in tecnologie di riciclo più efficienti sarà dunque essenziale per rendere il fotovoltaico un’energia realmente sostenibile sul lungo periodo.
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Smaltimento in discarica: la soluzione peggiore
La rapida espansione dell’energia solare ha sollevato una questione critica: la gestione dei rifiuti elettronici generati dai pannelli a fine vita. Secondo le stime di IRENA e dell’International Energy Agency (IEA), entro il 2050 i rifiuti derivanti dai pannelli solari raggiungeranno tra i 60 e i 78 milioni di tonnellate a livello globale. In Europa, dove la regolamentazione è più avanzata, si prevede un incremento dei rifiuti fotovoltaici fino a 10 milioni di tonnellate entro il 2030. Il problema è che, allo stato attuale, senza un’adeguata gestione, milioni di tonnellate di materiali potrebbero finire in discarica, con conseguenze dannose su suolo, acqua e atmosfera.
Il piombo, utilizzato nelle saldature dei pannelli fotovoltaici, può contaminare il suolo e le falde acquifere, mentre il cadmio è altamente tossico. Anche il silicio trattato chimicamente può rilasciare sostanze nocive, mentre i polimeri plastici, se bruciati, generano emissioni dannose. Per affrontare questa problematica, l’Unione Europea ha introdotto la direttiva WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment), che vieta lo smaltimento in discarica dei pannelli fotovoltaici e ne impone il riciclo obbligatorio. Tuttavia, in molti altri Paesi, come gli Stati Uniti e la Cina, le normative in merito sono ancora carenti.
I benefici del riciclo sono sotto gli occhi di tutti: ma c’è un problema nascosto
I benefici del riciclo sono invece significativi. Considerando solo la riduzione delle emissioni di CO₂, in totale è stato calcolato un risparmio fino al 70-80% delle attuali emissioni frutto del minore consumo di risorse e di energia. L’utilizzo di silicio recuperato da pannelli fotovoltaici riciclati potrebbe portare a una sostanziale riduzione delle emissioni di anidride carbonica rispetto alla produzione convenzionale di carburo di silicio, oltre a minori consumi di energia.
A cui bisogna aggiungere i vantaggi nella conservazione delle risorse, grazie alla possibilità di riutilizzare materiali di valore, senza bisogno di estrarre nuove materie prime. Il recupero del silicio, ad esempio, permette di ridurre del 40% il consumo di quarzo, mentre il riciclo dell’argento evita il ricorso a miniere altamente impattanti. Inoltre, il riciclo permette di risparmiare 1,1 miliardi di tonnellate di acqua per uso industriale.
Tuttavia, nonostante i pannelli fotovoltaici siano riconosciuti come un’ottima tecnologia per la produzione di energia pulita, è importante notare che il processo di fabbricazione implica l’uso di diversi prodotti chimici infiammabili, inclusi acidi e solventi, che possono causare impatti ambientali dannosi. I pannelli fotovoltaici impiegano silicio, alluminio, boro, rame e piombo come materiali di fabbricazione. Il piombo e l’alluminio sono i principali responsabili della contaminazione di acqua e suolo, mentre cavi e inverter contribuiscono in maniera significativa alle emissioni di gas nocivi come ossido di azoto e anidride carbonica. Tutto ciò si riflette negativamente anche nella successiva fase di riciclo.
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L’impatto ambientale cambia a seconda del processo di riciclo
Ci sono timori, infatti, riguardo alle conseguenze ambientali legate al processo di riciclo, incluse le emissioni di gas tossici durante la pirolisi, il consumo energetico nei processi meccanici e le emissioni di reagenti nel riciclo chimico. Nello studio citato è stata approfondita, prima di tutto, la tecnica della pirolisi per il riciclo dei pannelli fotovoltaici su scala di laboratorio.
Il trattamento termico con il metodo di pirolisi di 0,589 kg di pannelli fotovoltaici frantumati è stato effettuato utilizzando 4,9 kWh di elettricità per una durata di 75 minuti. Durante il processo di pirolisi, il rifiuto solido originale è stato trasformato in 0,313 kg di materiale solido, 0,143 kg di liquido contenente idrocarburi e 0,133 kg di gas costituiti da CO₂, CO, H₂, oltre a gas alogenati come bromo, cloro e fluoro. Le emissioni indirette associate sono state misurate in circa 1,7 kg di CO₂ equivalente per chilogrammo di silicio (CO₂e/kg Si). Inoltre, durante il processo di pirolisi, la presenza di elementi pericolosi come piombo e cadmio nei gas di scarico ha richiesto un trattamento per prevenire danni ambientali. Una soluzione, suggeriscono i ricercatori, può essere trattarli mediante l’uso di un precipitato elettronico o di un filtro a tessuto.
Il processo di trattamento chimico è il più efficiente nel recupero dei metalli preziosi e garantisce materiali di elevata purezza, ma può generare sottoprodotti tossici come ossidi di azoto, fluoruri e composti del silicio, creando problematiche di smaltimento. L’impatto ambientale associato ai processi chimici, come la dissoluzione con acido nitrico, l’uso di solventi e l’incisione chimica, è significativamente più elevato rispetto al metodo di pirolisi termica e necessita di un trattamento adeguato di questi residui chimici.
Il riciclo meccanico, infine, avrebbe un basso consumo energetico e un ridotto utilizzo di sostanze chimiche, ma offre un’efficienza di recupero inferiore rispetto agli altri metodi.
Ridurre gli impatti ambientali grazie all’economia circolare
Concludono gli autori: “Per migliorare la gestione dei rifiuti fotovoltaici, è necessario implementare programmi di riciclo obbligatori, sviluppare infrastrutture specializzate e incentivare la ricerca di nuove tecnologie di recupero. L’economia circolare rappresenta un’opportunità strategica, con il riutilizzo di silicio e metalli preziosi per la produzione di nuovi pannelli e la creazione di un mercato per i materiali riciclati, riducendo la dipendenza dalle materie prime vergini. Un ulteriore passo avanti sarà lo sviluppo di pannelli privi di materiali tossici e più facili da riciclare”.
Le prospettive future indicano che il settore del riciclo fotovoltaico è comunque destinato a crescere nei prossimi decenni. Entro il 2030 si prevede l’espansione degli impianti di riciclo nei principali mercati e l’adozione di nuove tecnologie per il recupero del silicio. Tra il 2030 e il 2040, l’implementazione di regolamentazioni globali e la riduzione dei costi di riciclo potrebbero rendere il recupero dei materiali più conveniente.
A lungo termine, entro il 2050, l’obiettivo è quello di creare un’economia circolare in cui il 100% dei pannelli venga riciclato, riducendo la domanda di materie prime vergini del 50-60% e rendendo l’energia solare ancora più sostenibile.
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