I Pannelli diventano Batterie in uno scenario sostenibile
La sostenibilità degli impianti di produzione di energia pulita non dipende soltanto dalle emissioni prodotte, ma anche dall’impatto che hanno sull’ambiente la realizzazione e lo smaltimento dei materiali che lo compongono.
L’attività dei ricercatori di tutto il mondo si sta concentrando sullo sviluppo di nuove tecnologie e processi all’avanguardia che rendano i materiali più sostenibili e riciclabili. In quest’ottica, un gruppo di ricercatori ENEA ha brevettato un nuovo processo per la trasformazione del silicio di recupero dei pannelli solari.
L'importanza del silicio
Prima di tutto, chiariamo che in generale è possibile riciclare fino al 95% dei materiali di cui è composto un pannello fotovoltaico. Si parla perlopiù di alluminio, vetro temprato, plastica, silicio, Etilen Vinil Acetato (una colla), rame, argento o altre leghe metalliche.
Molti di questi materiali hanno una certa attrattiva per chi si occupa di riciclo e recupero, ma il silicio non sembra ancora essere tra questi. Secondo Maria Lucia Protopapa, membro del team autore del brevetto ENEA, il tasso di riciclo del silicio in Europa è, infatti, pari a zero.
Si pensi che nonostante si tratti del materiale di cui sono composte le celle fotovoltaiche, i wafers di silicio costituiscono meno del 2% del peso di un modulo. Una quantità molto piccola per quello che è il cuore pulsante del pannello.
Il silicio in forma grezza è una risorsa comune, ma la richiesta del mercato è in aumento e la maggior parte dell’estrazione e della lavorazione del materiale avviene all’estero, soprattutto in Cina, Giappone, Stati Uniti e Germania. Le aziende italiane che producono silicio di grado solare apportano soltanto il 2% del fabbisogno nazionale.
Anche la produzione dei pannelli è dominata dalla Cina, che ha sorpassato tutti i paesi che in passato dominavano il settore grazie agli investimenti massicci, ai fattori logistici favorevoli e al basso costo della manodopera.
Importantissimi, quindi, gli incentivi che spingono la produzione di pannelli fabbricati in Europa e la ricerca per un buon utilizzo dei materiali al fine di abbassare l’impatto ambientale anche dell’importazione.
Il riciclo del silicio
Il vero problema quando si parla di silicio riciclato è la purezza del materiale.
Il metodo più utilizzato ed economico, infatti, è la macinazione meccanica, da cui deriva un sottoprodotto di bassa qualità che non può essere utilizzato neppure dal settore metallurgico. L’approccio del riciclo chimico non solo è più costoso, ma utilizza sostanze nocive e inquinanti.
Il Centro Ricerche ENEA di Brindisi ha trovato una soluzione per ovviare al problema della purezza del materiale derivato dalla macinazione meccanica.
Nella pratica il processo prevede l’esclusione della cornice e delle strutture di supporto. Il resto del pannello, i cui strati sono troppo difficili da separare in altro modo, viene macinato. Si ottiene un materiale grossolano costituito da EVA, frammenti vetrosi e silicio. Tramite un trattamento termico (la pirolisi), le componenti indesiderate vengono eliminate, mentre il silicio viene macinato e setacciato più volte fino a diventare di dimensioni nanometriche.
In seguito alle dovute analisi per determinarne la purezza, il silicio può essere utilizzato per la realizzazione di leghe con il litio che, secondo lo studio ENEA, possono essere impiegate per la produzione di batterie più performanti rispetto a quelle in grafite.
Il processo, quindi, rimane economico e di basso impatto sull’ambiente, riutilizza un materiale che sarebbe altrimenti stato scartato e aiuta a diminuire l’uso di inquinanti (sia la grafite che le sostanze usate nei trattamenti chimici del silicio).
Un altro lato positivo da considerare è che gli stabilimenti che producono i pannelli possono essere sfruttati anche per il riciclo del silicio con i dovuti adeguamenti.
Una vita infinita
Nonostante dopo 20-30 anni un pannello fotovoltaico arrivi all’obsolescenza economica, la sua esistenza non è relegata a quella del rifiuto indesiderato. Il potenziale di riutilizzo dei materiali è tale che le ricerche concentrate proprio sul silicio riciclato sono molteplici.
Lo studio ENEA si può, infatti, ragionevolmente collegare a uno studio svolto dalla Deakin University in Australia, che prevede un utilizzo simile del silicio ricavato dai pannelli solari, ma che richiede ancora l’uso della grafite per la produzione delle batterie.
Allo stesso modo, uno studio della Nanyang Technological University di Singapore ha presentato un trattamento delle celle fotovoltaiche con l’acido fosforico a diverse temperature. Il silicio ottenuto possiede livelli di purezza ottimali per la realizzazione, ancora una volta, di batterie agli ioni di litio.
Il fatto che solo nel 2023 siano stati pubblicati almeno tre studi che raggiungono conclusioni simili è un buon segnale che il potenziale per un riciclo sostenibile esiste e che ogni giorno si fanno passi avanti per raggiungere l'obiettivo dell'impatto zero.
Un’altra vittoria che ci porta sempre più vicini all’economia circolare.
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