I ricercatori hanno valutato le prestazioni ambientali ed economiche di strategie di riciclo specificamente progettate per moduli fotovoltaici vetro-vetro privi di telaio e incapsulati con elastomeri poliolefinici (POE). Questo design del modulo è sempre più diffuso nelle applicazioni bifacciali, tuttavia la maggior parte degli studi esistenti sul riciclo si è concentrata sui moduli convenzionali che presentano incapsulanti in etilene-vinil acetato (EVA), retrofacciature in plastica e telai in alluminio. Il team di ricerca internazionale ha confrontato tre scenari distinti per l'elaborazione di un singolo modulo da 27 kg: trattamento termico e chimico dell'intero modulo; trattamento meccanico con elaborazione selettiva che limita le fasi termiche a frazioni specifiche; e un terzo scenario che aggiunge una ulteriore frazionamento tramite separazione elettrostatica corona dopo il trattamento termico.
Ogni scenario di riciclo è stato valutato utilizzando due vie chimiche per il recupero dei metalli: idrossido di sodio seguito da ammoniaca e perossido di idrogeno, oppure acido nitrico combinato con perossido di idrogeno. Descritto come uno studio comparativo in fase iniziale basato su risultati di laboratorio precedenti, l'analisi ha impiegato una valutazione del ciclo di vita dal cancello al cancello utilizzando gli indicatori midpoint ReCiPe 2016 con crediti per i materiali primari evitati. La valutazione economica ha calcolato un margine operativo a livello di processo basato sulle entrate derivanti dai materiali recuperati e sui costi operativi selezionati, escludendo le spese in conto capitale e la manutenzione delle attrezzature.
In base alle ipotesi di base, i due scenari di riciclo mirato hanno dimostrato una ridotta domanda energetica e risultati migliori riguardo agli impatti sul riscaldamento globale, con il terzo scenario che generalmente raggiungeva il carico di elaborazione più basso. Tuttavia, il trattamento dell'intero modulo ha mantenuto benefici più forti in diverse categorie di impatto guidate dai materiali a causa dei tassi di recupero dei materiali più elevati utilizzati per i crediti. La via chimica preferita variava a seconda della specifica categoria di impatto analizzata. Sebbene il margine operativo sia rimasto positivo in tutti i casi, l'argento ha dominato le entrate derivanti dai materiali recuperati nonostante la sua massa molto bassa all'interno del modulo.
I ricercatori hanno avvertito che i vantaggi degli scenari mirati dipendono fortemente dalle efficienze di separazione elettrostatica e dai valori dei materiali tratti dalla letteratura che non sono stati validati sperimentalmente per questi specifici flussi di materiali. Tassi di recupero inferiori o prestazioni di sostituzione potrebbero eliminare i benefici ambientali in determinate categorie di impatto. Lo studio evidenzia i compromessi intrinseci tra la riduzione dell'intensità del trattamento e il mantenimento di un recupero e un valore dei materiali sufficientemente elevati. Le modifiche progettuali come la costruzione priva di telaio eliminano la fase di rimozione del telaio ma rimuovono l'alluminio, che è relativamente facile da recuperare e contribuisce in modo sostanziale alle entrate nei moduli convenzionali. Al contrario, i design vetro-vetro eliminano le retrofacciature in plastica e aumentano il volume di vetro recuperabile.
I risultati, pubblicati su Solar Energy Materials and Solar Cells da Aistis Rapolas Zubas, Jolita Kruopienė, Gintaras Denafas, Floriana La Marca e Alessandra Bonoli, si basano su lavori precedenti riguardanti la delaminazione del POE e il riciclo ibrido guidato meccanicamente. Il materiale per la ricerca è stato fornito dal produttore lituano Soli Tek. Lo studio nota che ci si aspetta che i moduli privi di telaio mantengano una quota di mercato di circa il 5% nel prossimo decennio. Inoltre, ricercatori dell'Università del Nuovo Galles del Sud, dell'Università di Tecnologia di Danzica e dell'Accademia Polacca delle Scienze hanno scoperto che l'argento può rappresentare fino al 47% del valore recuperabile di un modulo, sebbene il contenuto di argento in calo nei pannelli più recenti possa ridurre le entrate future dal riciclo.
Fonti: pv magazine.