Hvad med alt affald?

Af Rachel A. Meidl, Mathilde Saada

Med presset fra klimaændringer og presserende behov for at inkorporere alternative energiressourcer som vind og sol, overskygger fikseringen af ​​de påståede fordele ved energiomstillingsteknologier den grelle virkelighed – et fravær af strategi omkring identifikation og kvantificering af andre livscykluseksternaliteter, såsom affald bortskaffelse eller miljøpåvirkninger.

Energiindustrien, regeringerne og samfundet har endnu ikke fuldt ud forstået de indkommende affaldsmængder og de langsigtede virkninger forbundet med udtjente solcelleanlæg. Hvis en bæredygtig og cirkulær fremtid er den foretrukne vej frem, er kontrolleret styring af udtjente paneler i tilladte genbrugs-, behandlings- og bortskaffelsesfaciliteter nødvendig.

Hvad er på spil: Solar Waste

Akkumulerede solaffaldsfremskrivninger på verdensplan forventes at nå op på omkring 78 millioner tons i 2050. Mange af disse prognoser forudsætter imidlertid fuld levetid på 25-30 års paneler og tager ikke højde for tidlig udskiftning, hurtig forældelse og udbredt for tidlig nedlukning drevet af solenergi skattefradrag, kompensationssatser, installationspris, alvorlige vejrbegivenheder og Kinas rolle, der i sidste ende kunne presse disse tal endnu højere. Bortset fra attraktive skattesubsidier, der har resulteret i massiv og hidtil uset solvækst, er konverteringseffektiviteten af ​​paneler forbedret år efter år, takket være produktionsinnovationer i Kina, som dominerer og kontrollerer solcellemarkedet. I USA er solenergi blevet fremvist som en kritisk løsning til at bekæmpe klimaændringer, en attraktiv investering for virksomheder og investorer, der stemmer overens med deres miljømæssige sociale og forvaltningsmål, og en jobskaber. 

Men de truende affaldsmængder strider mod en cirkulær økonomi og udgør en trussel mod globale og nationale bæredygtighedsmål. 

At dissekere et solcellepanel (PV) og forstå dets anatomi afslører et højt integreret system, der gør demontering og genbrug til en dyr, kompliceret og en energi- og ressourcekrævende proces. Sammensætningen af ​​et panel omfatter aluminium, glas, kompleks plast og et sortiment af metaller, herunder cadmium, krom, bly, selen og sølv, blandt andre, som efterlades ubehandlet og ubehandlet, kan forurene jord og udvaskes til grundvandssystemer. På grund af tilstedeværelsen af ​​tungmetaller og andre bestanddele, der overstiger lovgivningsmæssige tærskler for toksicitet, kan udtjente paneler klassificeres som et føderalt reguleret farligt affald i henhold til Resource Conservation and Recovery Act, loven om håndtering af farligt affald. Denne klassificering bringer solpaneler ind under hele spektret af US Environmental Protection Agencys regulativer for farligt affald og bærer en række strenge regulatoriske forpligtelser, der gør det dyrt og byrdefuldt at klassificere, opbevare, håndtere og transportere paneler til genbrug eller bortskaffelse i henhold til gældende lovgivning.

Spørgsmålet om end-of-life cycle afspejler manglen på økonomisk levedygtige og bæredygtige end-of-life-muligheder, hvor de fremherskende metoder er losseplads, forbrænding eller "donation" (frivillig genbrug) til sekundære markeder, der flytter affaldshåndteringsbyrden til udvikling økonomier. 

Kompleksiteten af ​​solgenanvendelsesprocessen

Genanvendelse af solcelleanlæg er meget komplekst og kan være en energi- og ressourcekrævende proces, der genererer sit eget affald og emissioner (figur 1). Genbrugsteknologier, især i USA, er stadig begyndende og koster uoverkommelige, hvilket begrænser de endelige bortskaffelsesmuligheder til deponering, forbrænding og eksport - de billigste veje med en bred margin. På grund af betegnelsen "farligt affald" kræver gældende regler, at affaldssolpaneler håndteres af kvalificerede transportører og i tilladte behandlings-, opbevarings-, bortskaffelses- og genbrugsfaciliteter. Med de forventede mængder af solaffald er det usikkert, om eksisterende farligt affalds- og genbrugsanlæg er tilstrækkelige til at håndtere tilstrømningen af ​​paneler, givet de langvarige tilladelser til at placere, bygge og skalere genbrugsanlæg i USA. 

Disse indviklede reguleringsmæssige hindringer, sammen med de direkte omkostninger ved genbrug, tilskynder til opgivelse, ulovlig dumpning og oplagring af affaldssolpaneler, mens mere overkommelige muligheder dukker op. Selvom præcise tal er vanskelige at opnå på grund af fejlklassificering af paneler som elektronisk affald (e-affald) eller andre materialer, manglende sporingsmekanismer og datagennemsigtighed, skønnes det, at ~10 % af solpanelerne genanvendes i USA, og det er uklart, om dette tal oversættes til fuldstændige eller delvise genanvendelsesresultater.

Selvom solgenbrugsindustrien står over for udfordringer med utilstrækkelige input, høje driftsomkostninger og lav rentabilitet på grund af små koncentrationer af værdifulde materialer, er der potentiale for et stærkt solgenanvendelsesmarked, hvis der eksisterede infrastruktur- og forsyningskædesamarbejder for at indsamle, behandle og sælge forskellige komponenter. Ingen af ​​disse ordninger er dog på plads i øjeblikket. Nye cirkulære forretningsmodeller bør udvikles og sekundære markeder etableres baseret på genbrugt, genbrugt og genvundet silicium, metaller og materialer til second life paneler og andre applikationer, der formaliserer genbrug, reparation og genfremstilling af værdikæder i solcelleindustrien. 

Kilde: Samlet fra forskellige kilder af Rachel Meidl og Mathilde Saada.

Fremtidige reguleringsmodeller i USA

En national ramme for udtjent solaffald i USA eksisterer ikke, men efter Californiens føring, overvejer EPA i øjeblikket, om udtjente paneler skal reguleres som "universelt affald", en kategori af farligt affald med strømlinet regler, der har til formål at reducere ledelsesbyrder og lette indsamling og genanvendelse. Californien er den første stat, der regulerer udtjente solpaneler som universelt affald, og deres seneste lov kan tjene som model for den fremtidige udvikling af en national ramme for genanvendelse af solaffald og en plan, som andre stater kan følge. Hawaii, North Carolina og Rhode Island overvejer også regler for styring af solpaneler for at stimulere genbrug. Denne ramme er ikke kun altafgørende for OECD-lande, men afgørende for udviklingsøkonomier, der oplever en hidtil uset vækst i solenergi (f.eks. Kina og Indien), da der mangler formelle affaldsbortskaffelsesnetværk, genbrugsinfrastruktur og reguleringer i disse regioner i verden. . Efterhånden som solgenbrugsindustrien dukker op, og adskillige aktører kommer ind på markedet, vil en af ​​de største udfordringer være at tildele ansvaret for den enorme mængde af ophobet forældreløst affald. 

Ledelse på systemniveau for en cirkulær økonomi

Genbrug - eller korrekt bortskaffelse af farlige materialer, hvis genanvendelse ikke er mulig - er faktisk en væsentlig komponent i en cirkulær økonomi. Men først og fremmest har vi brug for muliggørende regler, der tilskynder til indsamling og korrekt udtjent håndtering af solaffald. Dette kan hjælpe med at opbygge solenergigenbrugskapacitet, mens industrien og sekundære markeder skaleres som en del af en omfattende end-of-life-infrastruktur. Investeringsincitamenter bør også overvejes i pakken af ​​løsninger for at fremme udviklingen af ​​solenergigenbrugsindustrien. 

I hastværket med at dekarbonisere og elektrificere vores samfund, bliver affaldshåndtering ofte overset. Der er muligheder for at udvikle metoder med korrekt omfang, der tager højde for livscykluspåvirkningerne på tværs af hele forsyningskæderne af almindeligt ignorerede faktorer ved solcelleanlæg såsom arealanvendelse, tab af biodiversitet, miljøretfærdighed, vandforvaltning og global transport. Derudover kan teknologier såsom blockchain give stor fremdrift til gennemsigtig, ansvarlig styring af udtjente paneler. Det er afgørende, at vi planlægger, forbereder og designer energisystemer til genbrug, nyttiggørelse, genfremstilling og genanvendelse i nutiden, ellers risikerer vi at skabe nye miljømæssige, sociale og økonomiske byrder i fremtiden.

Rachel A. Meidl, LP.D., CHMM, er fellow i energi og miljø ved Rice University's Baker Institute-Center for Energy Studies. Hun var tidligere udnævnt til stedfortrædende associeret administrator for Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration, et agentur under US Dept. of Transportation. 

Mathilde Saada er forskningsassistent ved Center for Energistudier ved Rice Universitys Baker Institute og MA-studerende i Rice Universitys Master of Global Affairs.