درباره همه زباله ها چطور؟

توسط راشل آ. میدل، ماتیلد سادا

با فشارهای تغییرات آب و هوایی و فوریت برای ترکیب منابع انرژی جایگزین مانند باد و خورشید، تثبیت بر مزایای ادعایی فناوری‌های انتقال انرژی، واقعیت آشکار را تحت الشعاع قرار می‌دهد - فقدان استراتژی حول شناسایی و تعیین کمیت سایر عوامل خارجی چرخه زندگی، مانند ضایعات. دفع یا اثرات زیست محیطی

صنعت انرژی، دولت‌ها و جامعه هنوز به طور کامل مقادیر زباله‌های ورودی و اثرات بلندمدت مرتبط با PVهای خورشیدی پایان عمر را درک نکرده‌اند. اگر یک آینده پایدار و دایره ای راه مطلوب پیش باشد، مدیریت کنترل شده پانل های پایان عمر در تسهیلات مجاز بازیافت، تصفیه و دفع ضروری است.

آنچه در خطر است: زباله های خورشیدی

پیش‌بینی می‌شود که پیش‌بینی زباله‌های خورشیدی تجمعی در سراسر جهان تا سال 78 به حدود 2050 میلیون تن برسد. با این حال، بسیاری از این پیش‌بینی‌ها طول عمر کامل پانل‌ها را بین 25 تا 30 سال فرض می‌کنند و جایگزینی زودهنگام، کهنگی سریع، و از کار افتادن زودهنگام گسترده ناشی از انرژی خورشیدی را در نظر نمی‌گیرند. اعتبارات مالیاتی، نرخ غرامت، قیمت نصب، رویدادهای آب و هوایی شدید و نقش چین که در نهایت می تواند این ارقام را حتی بیشتر کند. جدا از یارانه های مالیاتی جذاب که منجر به رشد عظیم و بی سابقه خورشیدی شده است، بازده تبدیل پانل ها سال به سال بهبود یافته است، به لطف نوآوری های تولید در چین، که بر بازار خورشیدی تسلط و کنترل دارد. در ایالات متحده، انرژی خورشیدی به عنوان یک راه حل حیاتی برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی، سرمایه گذاری جذاب برای شرکت ها و سرمایه گذاران که با اهداف اجتماعی زیست محیطی و حاکمیتی آنها هماهنگ است، و ایجاد شغل به نمایش گذاشته شده است. 

اما حجم ضایعات در حال ظهور در تضاد با اقتصاد دورانی است و تهدیدی برای اهداف پایداری جهانی و ملی است. 

کالبد شکافی یک پانل فتوولتائیک خورشیدی (PV) و درک آناتومی آن یک سیستم بسیار یکپارچه را نشان می دهد که برچیدن و بازیافت را به فرآیندی پرهزینه، پیچیده و انرژی و منابع فشرده تبدیل می کند. ترکیب یک پانل شامل آلومینیوم، شیشه، پلاستیک های پیچیده و مجموعه ای از فلزات، از جمله کادمیوم، کروم، سرب، سلنیوم، و نقره، در میان دیگران است که درمان نشده و مدیریت نشده، می تواند خاک ها را آلوده کند و به سیستم های آب زیرزمینی نفوذ کند. به دلیل وجود فلزات سنگین و سایر اجزای تشکیل دهنده که از آستانه های نظارتی برای سمیت فراتر می روند، پانل های پایان عمر را می توان به عنوان زباله های خطرناک تحت نظارت فدرال تحت قانون حفاظت و بازیابی منابع، قانون مدیریت پسماندهای خطرناک طبقه بندی کرد. این طبقه بندی، پانل های خورشیدی را تحت طیف کامل مقررات پسماندهای خطرناک آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده قرار می دهد و مجموعه ای از تعهدات نظارتی سختگیرانه را به همراه دارد که طبقه بندی، نگهداری، جابجایی و حمل و نقل پانل ها برای بازیافت یا دفع را طبق قوانین موجود گران و سنگین می کند.

موضوع چرخه پایان عمر منعکس کننده فقدان گزینه های پایان عمر پایدار و اقتصادی است، روش های غالب دفن زباله، سوزاندن، یا "اهدا" (بازیافت داوطلبانه) به بازارهای ثانویه است که بار مدیریت زباله را به سمت توسعه سوق می دهد. اقتصادها 

پیچیدگی فرآیند بازیافت خورشیدی

بازیافت PV های خورشیدی بسیار پیچیده است و می تواند یک فرآیند انرژی و منابع فشرده باشد که ضایعات و انتشارات خود را تولید می کند (شکل 1). فن‌آوری‌های بازیافت، به‌ویژه در ایالات متحده، هنوز نوپا هستند و هزینه بالایی دارند، که گزینه‌های نهایی را به دفن زباله، سوزاندن، و صادرات محدود می‌کند که کم‌هزینه‌ترین مسیرها هستند. با توجه به نامگذاری «ضایعات خطرناک»، مقررات فعلی ایجاب می‌کند که پانل‌های خورشیدی زباله توسط حمل‌کنندگان واجد شرایط و در تأسیسات مجاز تصفیه، ذخیره‌سازی، دفع و بازیافت مدیریت شوند. با توجه به حجم پیش‌بینی‌شده زباله‌های خورشیدی، مشخص نیست که آیا زباله‌های خطرناک موجود و تأسیسات بازیافت برای مدیریت هجوم پانل‌ها با توجه به زمان‌بندی طولانی مدت مجوز برای سایت، ساخت و مقیاس تأسیسات بازیافت در ایالات متحده کافی هستند یا خیر. 

این موانع پیچیده نظارتی، همراه با هزینه مستقیم بازیافت، رهاسازی، تخلیه غیرقانونی و انباشت زباله‌های پانل‌های خورشیدی را تشویق می‌کند در حالی که گزینه‌های مقرون‌به‌صرفه‌تری ظاهر می‌شوند. اگرچه بدست آوردن ارقام دقیق به دلیل طبقه بندی نادرست پنل ها به عنوان زباله های الکترونیکی (e-waste) یا مواد دیگر، فقدان مکانیسم های ردیابی و شفافیت داده ها دشوار است، تخمین ها حاکی از آن است که حدود 10٪ از پنل های خورشیدی در ایالات متحده بازیافت می شوند. مشخص نیست که آیا این رقم به نتایج بازیافت کامل یا جزئی ترجمه می شود.

اگرچه صنعت بازیافت خورشیدی با چالش‌های ورودی ناکافی، هزینه‌های عملیاتی بالا و سودآوری کم به دلیل غلظت‌های کم مواد با ارزش مواجه است، اگر زیرساخت‌ها و همکاری‌های زنجیره تامین برای جمع‌آوری، پردازش و فروش محصولات خورشیدی وجود داشته باشد، پتانسیل یک بازار بازیافت خورشیدی قوی وجود دارد. اجزای مختلف با این حال، هیچ یک از این ترتیبات در حال حاضر وجود ندارد. مدل‌های کسب‌وکار دایره‌ای جدید باید توسعه داده شوند و بازارهای ثانویه مبتنی بر سیلیکون، فلزات و مواد بازیافتی، استفاده‌شده، و بازیابی شده برای پانل‌های عمر دوم و سایر کاربردهایی که استفاده مجدد، تعمیر و ساخت مجدد زنجیره‌های ارزش را در صنعت PV خورشیدی رسمی می‌کنند، ایجاد شود. 

منبع: گردآوری شده از منابع مختلف توسط Rachel Meidl و Mathilde Saada.

مدل های نظارتی آینده در ایالات متحده

یک چارچوب ملی برای زباله های خورشیدی پایان عمر در ایالات متحده وجود ندارد، اما به دنبال رهبری کالیفرنیا، EPA در حال حاضر در حال بررسی است که آیا پانل های پایان عمر باید به عنوان "ضایعات جهانی"، دسته ای از زباله های خطرناک با کارآمد تنظیم شوند یا خیر. مقررات در نظر گرفته شده برای کاهش بار مدیریت و تسهیل جمع آوری و بازیافت. کالیفرنیا اولین ایالتی است که پانل های خورشیدی پایان عمر را به عنوان زباله های جهانی تنظیم می کند و قانون اخیر آنها می تواند به عنوان الگویی برای توسعه آینده چارچوب ملی بازیافت زباله های خورشیدی و طرحی برای سایر ایالت ها عمل کند. هاوایی، کارولینای شمالی و رود آیلند نیز قوانینی را برای کنترل پنل های خورشیدی به منظور تحریک بازیافت در نظر گرفته اند. این چارچوب نه تنها برای کشورهای OECD مهم است، بلکه برای اقتصادهای در حال توسعه که رشد بی‌سابقه‌ای در انرژی خورشیدی دارند (مانند چین و هند) حیاتی است، زیرا شبکه‌های رسمی دفع زباله، زیرساخت‌های بازیافت و مقررات در این مناطق از جهان وجود ندارد. . با ظهور صنعت بازیافت خورشیدی و ورود بازیگران متعدد به بازار، یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها واگذاری مسئولیت مقدار زیادی زباله انباشته شده یتیم خواهد بود. 

مدیریت در سطح سیستم برای اقتصاد دایره ای

بازیافت – یا دفع مناسب مواد خطرناک در صورت عدم امکان بازیافت – در واقع جزء ضروری اقتصاد دایره ای است. با این حال، قبل از هر چیز، ما به مقررات توانمندسازی نیاز داریم که جمع‌آوری و مدیریت مناسب پسماندهای خورشیدی در پایان عمر را تشویق کند. این می تواند به ایجاد ظرفیت بازیافت خورشیدی کمک کند در حالی که صنعت و بازارهای ثانویه به عنوان بخشی از یک زیرساخت جامع پایان عمر مقیاس می شوند. مشوق های سرمایه گذاری نیز باید در مجموعه راه حل هایی برای تشویق توسعه صنعت بازیافت خورشیدی در نظر گرفته شود. 

در عجله برای کربن زدایی و برق انداختن جامعه ما، مدیریت زباله اغلب نادیده گرفته می شود. فرصت‌هایی برای توسعه روش‌هایی با دامنه مناسب وجود دارد که تأثیرات چرخه حیات را در کل زنجیره تأمین عوامل نادیده گرفته شده تأسیسات خورشیدی مانند استفاده از زمین، از دست دادن تنوع زیستی، عدالت زیست‌محیطی، مدیریت آب و حمل‌ونقل جهانی نشان می‌دهد. علاوه بر این، فناوری‌هایی مانند بلاک چین می‌توانند انگیزه بزرگی برای مدیریت شفاف و پاسخگوی پانل‌های پایان عمر فراهم کنند. برنامه ریزی، آماده سازی و طراحی سیستم های انرژی برای استفاده مجدد، بازیابی، تولید مجدد و بازیافت در زمان حال حیاتی است، وگرنه در خطر ایجاد بارهای زیست محیطی، اجتماعی و اقتصادی جدید در آینده هستیم.

راشل A. Meidl، LP.D. ، CHMM ، عضو انرژی و محیط زیست در مرکز مطالعات انرژی موسسه بیکر دانشگاه رایس است. او قبلاً به عنوان معاون مدیر امور خطوط لوله و ایمنی مواد خطرناک ، نمایندگی وزارت حمل و نقل ایالات متحده منصوب شده بود. 

ماتیلد سادا دستیار پژوهشی در مرکز مطالعات انرژی در موسسه بیکر دانشگاه رایس و دانشجوی کارشناسی ارشد در کارشناسی ارشد امور جهانی دانشگاه رایس است.