Che dire di tutti i rifiuti?

Di Rachel A. Meidl, Mathilde Saada

Con le pressioni del cambiamento climatico e l'urgenza di incorporare risorse energetiche alternative come l'eolico e il solare, la fissazione sui presunti vantaggi delle tecnologie di transizione energetica mette in ombra la realtà lampante: l'assenza di una strategia per identificare e quantificare altre esternalità del ciclo di vita, come i rifiuti smaltimento o impatti ambientali.

L'industria energetica, i governi e la società devono ancora comprendere appieno le quantità di rifiuti in entrata e gli impatti a lungo termine associati ai fotovoltaici a fine vita. Se un futuro sostenibile e circolare è la via da seguire preferita, è necessaria una gestione controllata dei pannelli a fine vita negli impianti di riciclaggio, trattamento e smaltimento autorizzati.

La posta in gioco: i rifiuti solari

Si prevede che le proiezioni cumulative dei rifiuti solari in tutto il mondo raggiungeranno circa 78 milioni di tonnellate entro il 2050. Tuttavia, molte di queste previsioni presuppongono una durata di vita completa di 25-30 anni dei pannelli e non tengono conto della sostituzione anticipata, della rapida obsolescenza e della diffusa disattivazione prematura causata dall'energia solare crediti d'imposta, aliquote di compensazione, prezzo di installazione, eventi meteorologici avversi e il ruolo della Cina che alla fine potrebbe spingere quei numeri ancora più in alto. A parte gli allettanti agevolazioni fiscali che hanno portato a una crescita solare massiccia e senza precedenti, l'efficienza di conversione dei pannelli è migliorata anno dopo anno, grazie alle innovazioni di produzione in Cina, che domina e controlla il mercato solare. Negli Stati Uniti, il solare è stato presentato come una soluzione fondamentale per combattere il cambiamento climatico, un investimento interessante per aziende e investitori in linea con i loro obiettivi ambientali, sociali e di governance e un creatore di posti di lavoro. 

Ma i volumi di rifiuti incombenti sono in contrasto con un'economia circolare e rappresentano una minaccia per gli obiettivi di sostenibilità globali e nazionali. 

La dissezione di un pannello solare fotovoltaico (PV) e la comprensione della sua anatomia rivela un sistema altamente integrato che rende lo smantellamento e il riciclaggio un processo costoso, complicato e ad alta intensità di energia e risorse. La composizione di un pannello comprende alluminio, vetro, plastiche complesse e un assortimento di metalli, tra cui cadmio, cromo, piombo, selenio e argento, tra gli altri, che se non trattati e non gestiti, possono contaminare il suolo e filtrare nelle acque sotterranee. A causa della presenza di metalli pesanti e altri componenti che superano le soglie regolamentari di tossicità, i pannelli a fine vita possono essere classificati come rifiuti pericolosi regolamentati a livello federale ai sensi del Resource Conservation and Recovery Act, lo statuto che regola la gestione dei rifiuti pericolosi. Questa classificazione porta i pannelli solari nell'intero spettro delle normative sui rifiuti pericolosi dell'Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti e comporta una serie di rigorosi obblighi normativi che rendono costoso e gravoso classificare, conservare, gestire e trasportare i pannelli per il riciclaggio o lo smaltimento ai sensi della legge esistente.

Il problema della fine del ciclo di vita riflette la mancanza di opzioni di fine vita economicamente valide e sostenibili, i metodi predominanti sono la discarica, l'incenerimento o la "donazione" (riciclaggio volontario) ai mercati secondari che spostano l'onere della gestione dei rifiuti sullo sviluppo economie. 

La complessità del processo di riciclaggio solare

Il riciclaggio dei pannelli solari fotovoltaici è estremamente complesso e può essere un processo ad alta intensità energetica e di risorse che genera i propri rifiuti ed emissioni (Figura 1). Le tecnologie di riciclaggio, in particolare negli Stati Uniti, sono ancora nascenti e hanno costi proibitivi, il che limita le opzioni di smaltimento finale a discariche, incenerimento ed esportazione, i percorsi meno costosi con un ampio margine. A causa della designazione di "rifiuto pericoloso", le normative vigenti richiedono che i pannelli solari di scarto siano gestiti da trasportatori qualificati e in impianti di trattamento, stoccaggio, smaltimento e riciclaggio consentiti. Con i volumi previsti di rifiuti solari, non è chiaro se gli impianti di riciclaggio e rifiuti pericolosi esistenti siano adeguati per gestire l'afflusso di pannelli, date le tempistiche di autorizzazione prolungate per posizionare, costruire e scalare strutture di riciclaggio negli Stati Uniti. 

Questi intricati ostacoli normativi, insieme al costo diretto del riciclaggio, incoraggiano l'abbandono, lo scarico illegale e lo stoccaggio di pannelli solari di scarto mentre emergono opzioni più convenienti. Sebbene sia difficile ottenere cifre precise a causa dell'errata classificazione dei pannelli come rifiuti elettronici (rifiuti elettronici) o altri materiali, della mancanza di meccanismi di tracciabilità e trasparenza dei dati, si stima che circa il 10% dei pannelli solari venga riciclato negli Stati Uniti, ed è non è chiaro se questa cifra si traduca in risultati di riciclaggio totale o parziale.

Sebbene l'industria del riciclaggio solare debba affrontare le sfide di input insufficienti, costi operativi elevati e bassa redditività a causa di piccole concentrazioni di materiali preziosi, esiste il potenziale per un forte mercato del riciclaggio solare se esistessero collaborazioni infrastrutturali e della catena di approvvigionamento per raccogliere, elaborare e vendere il vari componenti. Tuttavia, nessuno di tali accordi è attualmente in vigore. Dovrebbero essere sviluppati nuovi modelli di business circolari e stabiliti mercati secondari basati su silicio, metalli e materiali riciclati, riutilizzati e recuperati per pannelli di seconda vita e altre applicazioni che formalizzano catene del valore di riutilizzo, riparazione e rigenerazione nel settore del solare fotovoltaico. 

Fonte: compilato da varie fonti da Rachel Meidl e Mathilde Saada.

Futuri modelli normativi negli Stati Uniti

Non esiste un quadro nazionale per i rifiuti solari a fine vita negli Stati Uniti, ma seguendo l'esempio della California, l'EPA sta attualmente valutando se i pannelli a fine vita debbano essere regolamentati come "rifiuti universali", una categoria di rifiuti pericolosi con normative volte a ridurre gli oneri di gestione e facilitare la raccolta e il riciclaggio. La California è il primo stato a regolamentare i pannelli solari a fine vita come rifiuti universali e la loro recente legge potrebbe fungere da modello per lo sviluppo futuro di un quadro nazionale per il riciclaggio dei rifiuti solari e un progetto da seguire per altri stati. Anche le Hawaii, la Carolina del Nord e il Rhode Island stanno valutando le regole per governare i pannelli solari al fine di stimolare il riciclaggio. Questo quadro non è solo fondamentale per i paesi dell'OCSE, ma è fondamentale per le economie in via di sviluppo che stanno vivendo una crescita senza precedenti nel solare (ad esempio, Cina e India), poiché in queste regioni del mondo mancano reti formali di smaltimento dei rifiuti, infrastrutture di riciclaggio e normative . Con l'emergere dell'industria del riciclaggio solare e l'ingresso di numerosi attori nel mercato, una delle maggiori sfide sarà l'assegnazione della responsabilità della grande quantità di rifiuti orfani accumulati. 

Gestione a livello di sistema per un'economia circolare

Il riciclaggio, o il corretto smaltimento dei materiali pericolosi se il riciclaggio non è possibile, è infatti una componente essenziale di un'economia circolare. Tuttavia, prima di tutto, abbiamo bisogno di normative abilitanti che incentivino la raccolta e una corretta gestione a fine vita dei rifiuti solari. Ciò può aiutare a costruire la capacità di riciclo solare mentre l'industria e i mercati secondari si ridimensionano come parte di un'infrastruttura completa di fine vita. Gli incentivi agli investimenti dovrebbero essere presi in considerazione anche nella suite di soluzioni per incoraggiare lo sviluppo dell'industria del riciclo solare. 

Nella corsa alla decarbonizzazione e all'elettrificazione della nostra società, la gestione dei rifiuti è spesso trascurata. Esistono opportunità per lo sviluppo di metodologie adeguatamente mirate che tengano conto degli impatti del ciclo di vita attraverso intere catene di approvvigionamento di fattori comunemente ignorati degli impianti solari come l'uso del suolo, la perdita di biodiversità, la giustizia ambientale, la gestione dell'acqua e il trasporto globale. Inoltre, tecnologie come la blockchain possono fornire un grande impulso per una gestione trasparente e responsabile dei pannelli di fine vita. È fondamentale pianificare, preparare e progettare sistemi energetici per il riutilizzo, il recupero, la rigenerazione e il riciclaggio nel presente, altrimenti rischiamo di creare nuovi oneri ambientali, sociali ed economici in futuro.

Rachel A. Meidl, LP.D., CHMM, è ricercatore in energia e ambiente presso il Baker Institute-Center for Energy Studies della Rice University. In precedenza è stata nominata vice amministratore associato per la Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration, un'agenzia del Dipartimento dei trasporti degli Stati Uniti. 

Matilde Saada è assistente di ricerca presso il Center for Energy Studies presso il Baker Institute della Rice University e studente del Master of Global Affairs della Rice University.