Sfruttare il potenziale dell’elettricità fotovoltaica è fondamentale per la transizione verso fonti energetiche a minore intensità di carbonio. Per avere la possibilità di limitare l’aumento della temperatura globale a 1,5° C e minimizzare gli impatti dei cambiamenti climatici Le più recenti previsioni sulla produzione di energia rinnovabile richiedono 75 TW di fotovoltaico entro il 2050: un aumento di oltre 10 volte dell’attuale tasso di produzione e diffusione in meno di 15 anni. Per molte persone i pannelli fotovoltaici rappresentano una novità e la crescente diffusione del fotovoltaico ha portato a crescenti preoccupazioni sulla quantità di rifiuti che potrebbero derivare dal loro smantellamento (se non riciclati) e sul loro potenziale di lisciviazione di metalli tossici.
Affermazioni infondate stanno alimentano la crescente preoccupazione dell’opinione pubblica sulla tossicità dei moduli fotovoltaici e dei loro rifiuti e ne stanno rallentando la diffusione. Sfatare la disinformazione sui moduli fotovoltaici e sui loro rifiuti è il primo passo per affrontare queste preoccupazioni che stanno rallentando inutilmente la diffusione del fotovoltaico e chiarire questi problemi aiuterà a facilitare la decarbonizzazione da cui dipende il futuro del nostro mondo.
E’ quel che fa un team di ricercatori statunitensi nel commento “Unfounded concerns about photovoltaic module toxicity and waste are slowing decarbonization” pubblicato su Nature Physics, facendo notare che gli articoli che sollevano preoccupazioni sui rifiuti dei moduli fotovoltaici citano solitamente una previsione del rapporto del 2016 dell’International Renewable Energy Agency (IRENA) sul fine vita, secondo il quale entro il 2050 verranno prodotte globalmente 60 milioni di tonnellate di rifiuti di moduli fotovoltaici. I ricercatori evidenziano che «Da quel rapporto, la durata dei moduli si è allungata. aumentato da 12 anni a oltre 35 anni attraverso test accelerati e standard migliorati. Tuttavia, le stime della capacità fotovoltaica richiesta sono aumentate drasticamente, fino a 75 TW entro il 2050».
Il team guidato da Heather Mirletz del National Renewable Energy Laboratory e della Colorado School of Mines ha aggiornato quelle proiezioni IRENA per tenere conto di questi due fattori e dice che «Queste nuove stime mostrano che gli scenari migliori e peggiori per i rifiuti totali dei moduli fotovoltaici sono compresi cumulativamente tra 54 e 160 milioni di tonnellate entro il 2050». Anche se sembra una grande quantità di rifiuti, in realtà, 35 anni di rifiuti cumulativi di moduli fotovoltaici (2016-2050) sono molto meno dei rifiuti prodotti dall’energia da combustibili fossili e da altri flussi di rifiuti comuni. «Ad esempio – scrivono i ricercatori – se non decarbonizzassimo e non passassimo a fonti energetiche rinnovabili, le ceneri di carbone e i rifiuti oleosi generati dall’energia da combustibili fossili sarebbero rispettivamente 300 – 800 volte e 2 – 5 volte più grandi dei rifiuti dei moduli fotovoltaici. Inoltre, è noto che sia le ceneri di carbone che i fanghi oleosi sono tossici. Infatti, a livello globale produciamo e gestiamo all’incirca la stessa massa di ceneri di carbone al mese pari alla quantità di rifiuti di moduli fotovoltaici che prevediamo di produrre nei prossimi 35 anni». Entro il 2050, a livello globale produrremo una massa di rifiuti urbani fino a 440 – 1.300 volte superiore a quella dei rifiuti dei moduli fotovoltaici. «Pertanto – evidenziano i ricercatori – abbandonando i combustibili fossili, è possibile una sostanziale riduzione della massa dei rifiuti e della tossicità e che i rifiuti rimanenti vengono eliminati. rientra nelle nostre capacità per gestirli in modo responsabile».
Poi lo studio passa ad esaminare la disinformazione sulla tossicità del fotovoltaico: «Informazioni errate sui materiali tossici nei moduli fotovoltaici stanno portando ad affermazioni infondate sui danni che i moduli fotovoltaici comportano per la salute umana e l’ambiente, alimentando la preoccupazione e l’opposizione dell’opinione pubblica allo sviluppo del fotovoltaico. Ad esempio, diversi siti web del dipartimento sanitario statale degli Usa forniscono un elenco di potenziali tossine nei moduli fotovoltaici, tra cui arsenico, gallio, germanio e cromo esavalente. Tuttavia, la stragrande maggioranza dei moduli fotovoltaici sono in silicio cristallino o tellururo di cadmio (CdTe), con una quota di mercato globale rispettivamente del 97% e del 3% nel 2022. In realtà, questi due tipi più comuni di fotovoltaico non contengono quasi nessuno di questi materiali nocivi. I moduli fotovoltaici in silicio cristallino sono costituiti per il 77% da vetro, 10% alluminio, 3% silicio e 9% polimeri, con meno dell’1% di rame, argento e stagno e meno dello 0,1% di piombo. I moduli CdTe sono costituiti per l’80-85% da vetro, per l’11-14% da alluminio, per il 2-4% da polimeri, per meno dello 0,4% da rame e per meno dello 0,1% da tellurio e cadmio».
I ricercatori sottolineano che «Non abbiamo trovato alcuna prova che nessuna di queste tecnologie fotovoltaiche contenga arsenico, gallio, germanio, cromo esavalente o sostanze perfluoroalchiliche. L’arsenico e il gallio sono utilizzati solo nei moduli fotovoltaici ad alta efficienza per applicazioni aerospaziali. Il germanio un tempo veniva utilizzato in alcuni moduli di silicio amorfo che non sono mai stati prodotti su larga scala. Non possiamo trovare alcuna prova che il cromo sia mai stato utilizzato nei moduli fotovoltaici al di fuori delle celle di laboratorio negli anni ’70. Riteniamo che il cromo esavalente sia elencato perché un tempo veniva utilizzato per la placcatura del cromo sugli scaldacqua solari termici (non fotovoltaici). Infine, sebbene alcuni backsheet siano a base di fluoropolimeri, nei moduli fotovoltaici non sono presenti sostanze perfluoroalchiliche libere».
L’International energy agency (Iea) ha confermato che «Gli unici potenziali problemi per la salute umana e l’ambiente legati ai moduli fotovoltaici prodotti a livello commerciale sono le tracce di piombo nelle saldature dei moduli in silicio cristallino e il cadmio nei moduli CdTe13» e il nuovo articolo aggiunge: «Sebbene i rivestimenti di saldatura di spessore <15 μm di fili e nastri in un modulo di silicio cristallino contengano piccole frazioni di piombo, questo rischio può essere ridotto poiché molti produttori stanno cercando di adottare saldature senza piombo». Inoltre, «Il composto CdTe nei moduli solari a film sottile disponibili in commercio è estremamente stabile e non presenta lo stesso rischio tossicologico del cadmio elementare. Il sottile film di CdTe (tipicamente ha uno spessore inferiore a 3 μm) significa che la quantità totale di cadmio è inferiore allo 0,1% in peso. I moduli CdTe vengono attualmente raccolti e sia il cadmio che il tellurio vengono riciclati nei nuovi moduli».
E l’articolo evidenzia anche un altro aspetto. «Nonostante le differenze nella durata e nel piccolo contenuto di saldature, i moduli fotovoltaici a volte vengono erroneamente classificati come rifiuti elettronici. Tuttavia, la concentrazione di saldatura nei moduli fotovoltaici è molto più bassa e la struttura del modulo riduce notevolmente i rischi di lisciviazione del piombo. Anche la tossicità dei rifiuti dei moduli fotovoltaici è molto inferiore rispetto a quella delle ceneri di carbone e dei fanghi oleosi derivanti dalla produzione di petrolio greggio. Trattare i moduli fotovoltaici dismessi come una merce e un’opportunità di recupero di materiale, e non come rifiuti pericolosi, sarebbe vantaggioso dal punto di vista ambientale ed economico».
Per affrontare le preoccupazioni sui rifiuti dei moduli fotovoltaici e promuovere pratiche di sviluppo sostenibile, l’industria solare sta investendo nelle strategie circolari come la riduzione, il riutilizzo e il riciclo: i produttori hanno ridotto la quantità di materie prime di silicio e di energia nei moduli. L’industria fotovoltaica sta anche riducendo il numero totale di moduli necessari da produrre e installare per raggiungere gli obiettivi di capacità progettando prodotti più efficienti e di lunga durata. Sono infatti in corso sforzi per sviluppare un modulo con una durata di vita di 50 anni. La nuova ricerca ha scoperto che «Dare priorità alla progettazione di moduli e sistemi fotovoltaici con una lunga durata, un basso degrado energetico e un elevato rendimento energetico porta a costi inferiori a una minore domanda di materiali e rifiuti e consente vantaggi semplificati di decarbonizzazione perché ciascun sistema produce più energia nel tempo e richiede meno energia».
Inoltre, l’industria solare sta investendo nel riutilizzo analizzando le opzioni del mercato secondario e studiando tecnologie di riparazione e ristrutturazione per prolungare la durata dei sistemi e dei moduli fotovoltaici. Lo studio spiega che «Lasciare semplicemente i sistemi in funzione dopo la durata prevista del progetto può essere una forma di riutilizzo estremamente efficiente. Il riciclaggio dei moduli fotovoltaici è fondamentale per decarbonizzare la catena di fornitura fotovoltaica e ridurre al minimo i rifiuti ed è l’importante strategia circolare studiata e implementata oggi dall’industria solare. Una volta che la quantità di moduli fotovoltaici da riciclare sarà sufficientemente grande, il ridimensionamento degli impianti di ritrattamento ridurrà notevolmente i costi e diversificherà la catena di approvvigionamento, aumentando la sicurezza e la sostenibilità dell’approvvigionamento dei materiali dei moduli fotovoltaici».
I ricercatori avvertono che «Le comunità, le agenzie governative e i politici potrebbero operare sulla base di presupposti obsoleti o falsi sui rifiuti dei moduli fotovoltaici e sui rischi di tossicità, con conseguenti ritardi o inutili ostacoli alla rapida diffusione del fotovoltaico necessario per raggiungere gli obiettivi di decarbonizzazione. Contestualizzando il previsto flusso di rifiuti dei moduli fotovoltaici, la transizione verso la sostituzione dell’energia fossile con quella rinnovabile rappresenta una sostanziale riduzione della massa e della tossicità dei rifiuti. L’industria fotovoltaica sta riducendo ulteriormente al minimo il flusso di rifiuti previsto sviluppando moduli fotovoltaici di maggiore durata, mercati per riutilizzare i moduli fotovoltaici e processi di recupero delle risorse basati sul riciclaggio dei moduli fotovoltaici. Grazie alla lunga durata e alla redditività costante dei sistemi fotovoltaici, c’è tutto il tempo per espandere le industrie di riutilizzo e riciclo dei moduli fotovoltaici, distribuendo rapidamente i multi-terawatt di fotovoltaico che sono vitali per raggiungere i nostri obiettivi climatici entro il 2050».
L’articolo di Nature Physics conclude: «L’industria solare può contribuire agli sforzi di decarbonizzazione in tutto il mondo attraverso la ricerca continua su affidabilità, materiali a basso contenuto di carbonio, moduli e sistemi fotovoltaici ad alto rendimento e promuovendo percorsi circolari per il fotovoltaico. L’industria solare deve anche comunicare in modo efficace i fatti e i vantaggi del fotovoltaico con le comunità e i governi per affrontare in modo significativo le preoccupazioni e collaborare con le industrie alleate per creare pratiche di sviluppo del fotovoltaico sostenibili e responsabili che considerino l’intero ciclo di vita del sistema. La ricerca obiettiva e una buona comunicazione possono affrontare le preoccupazioni della comunità e consentire ai decisori di prendere decisioni informate sul loro futuro energetico».
L’articolo I falsi miti sui rifiuti del fotovoltaico e sulla loro tossicità sembra essere il primo su Greenreport: economia ecologica e sviluppo sostenibile.
