E quanto a todos os resíduos?

Por Rachel A. Meidl, Mathilde Saada

Com as pressões das mudanças climáticas e a urgência de incorporar recursos energéticos alternativos, como eólica e solar, a fixação nos supostos benefícios das tecnologias de transição energética ofusca a realidade gritante – uma ausência de estratégia para identificar e quantificar outras externalidades do ciclo de vida, como resíduos descarte ou impactos ambientais.

O setor de energia, os governos e a sociedade ainda precisam entender completamente as quantidades de resíduos recebidos e os impactos de longo prazo associados aos PVs solares em fim de vida. Se um futuro sustentável e circular é o caminho a seguir, é necessário o gerenciamento controlado de painéis em fim de vida em instalações permitidas de reciclagem, tratamento e descarte.

O que está em jogo: Resíduos solares

Prevê-se que as projeções cumulativas de resíduos solares em todo o mundo atinjam cerca de 78 milhões de toneladas até 2050. No entanto, muitas dessas previsões assumem uma vida útil completa de 25 a 30 anos dos painéis e não levam em consideração a substituição precoce, a rápida obsolescência e o descomissionamento prematuro generalizado impulsionado pela energia solar. créditos fiscais, taxas de compensação, preço de instalação, eventos climáticos severos e o papel da China que poderia aumentar ainda mais esses números. Além dos atraentes subsídios fiscais que resultaram em um crescimento solar maciço e sem precedentes, a eficiência de conversão dos painéis melhorou ano após ano, graças às inovações de fabricação na China, que domina e controla o mercado solar. Nos EUA, a energia solar tem sido apresentada como uma solução crítica para combater as mudanças climáticas, um investimento atraente para empresas e investidores que se alinha com seus objetivos ambientais, sociais e de governança e um criador de empregos. 

Mas os crescentes volumes de resíduos vão contra uma economia circular e representam uma ameaça às metas de sustentabilidade globais e nacionais. 

Dissecar um painel solar fotovoltaico (PV) e entender sua anatomia revela um sistema altamente integrado que torna o desmantelamento e a reciclagem um processo caro, complicado e que consome muita energia e recursos. A composição de um painel inclui alumínio, vidro, plásticos complexos e uma variedade de metais, incluindo cádmio, cromo, chumbo, selênio e prata, entre outros, que deixados sem tratamento e sem manejo, podem contaminar solos e lixiviar em sistemas de águas subterrâneas. Devido à presença de metais pesados ​​e outros constituintes que excedem os limites regulamentares de toxicidade, os painéis em fim de vida podem ser classificados como resíduos perigosos regulamentados pelo governo federal sob a Lei de Conservação e Recuperação de Recursos, o estatuto que rege o gerenciamento de resíduos perigosos. Essa classificação coloca os painéis solares sob todo o espectro dos regulamentos de resíduos perigosos da Agência de Proteção Ambiental dos EUA e carrega uma série de obrigações regulatórias rigorosas que tornam caro e oneroso classificar, armazenar, manusear e transportar painéis para reciclagem ou descarte sob a lei existente.

A questão do fim do ciclo de vida reflete a falta de opções de fim de vida economicamente viáveis ​​e sustentáveis, os métodos predominantes são aterros sanitários, incineração ou “doação” (reciclagem voluntária) para mercados secundários que transferem a carga de gerenciamento de resíduos para o desenvolvimento economias. 

A complexidade do processo de reciclagem solar

A reciclagem de energia solar fotovoltaica é altamente complexa e pode ser um processo intensivo em energia e recursos que gera seus próprios resíduos e emissões (Figura 1). As tecnologias de reciclagem, principalmente nos Estados Unidos, ainda são incipientes e de custo proibitivo, o que limita as opções de disposição final a aterros sanitários, incineração e exportação – os caminhos mais baratos por uma ampla margem. Devido à designação de “resíduo perigoso”, os regulamentos atuais exigem que os painéis solares de resíduos sejam gerenciados por transportadores qualificados e em instalações permitidas de tratamento, armazenamento, descarte e reciclagem. Com os volumes projetados de resíduos solares, é incerto se os resíduos perigosos existentes e as instalações de reciclagem são adequadas para gerenciar o influxo de painéis, devido aos prazos prolongados de permissão para instalar, construir e dimensionar instalações de reciclagem nos EUA. 

Esses intrincados obstáculos regulatórios, juntamente com o custo direto da reciclagem, incentivam o abandono, o despejo ilegal e o armazenamento de resíduos de painéis solares, enquanto surgem opções mais acessíveis. Embora seja difícil obter números precisos devido à classificação errônea de painéis como lixo eletrônico (e-waste) ou outros materiais, falta de mecanismos de rastreamento e transparência de dados, as estimativas são de que ~10% dos painéis solares são reciclados nos EUA, e é não está claro se esse número se traduz em resultados de reciclagem total ou parcial.

Embora a indústria de reciclagem solar enfrente desafios de insumos insuficientes, altos custos operacionais e baixa lucratividade devido a pequenas concentrações de materiais valiosos, há potencial para um forte mercado de reciclagem solar se houver colaborações de infraestrutura e cadeia de suprimentos para coletar, processar e vender o vários componentes. No entanto, nenhum desses acordos está atualmente em vigor. Novos modelos de negócios circulares devem ser desenvolvidos e mercados secundários estabelecidos com base em silício, metais e materiais reciclados, reutilizados e recuperados para painéis de segunda vida e outras aplicações que formalizem cadeias de valor de reutilização, reparo e remanufatura na indústria solar fotovoltaica. 

Fonte: Compilado de várias fontes por Rachel Meidl e Mathilde Saada.

Modelos regulatórios futuros nos EUA

Não existe uma estrutura nacional para resíduos solares em fim de vida útil nos EUA, mas seguindo o exemplo da Califórnia, a EPA está atualmente avaliando se os painéis em fim de vida devem ser regulamentados como “resíduos universais”, uma categoria de resíduos perigosos com regulamentos destinados a reduzir os encargos de gestão e facilitar a recolha e reciclagem. A Califórnia é o primeiro estado a regular os painéis solares em fim de vida como resíduos universais e sua lei recente pode servir como modelo para o desenvolvimento futuro de uma estrutura nacional de reciclagem de resíduos solares e um plano para outros estados seguirem. Havaí, Carolina do Norte e Rhode Island também estão considerando regras para controlar painéis solares para estimular a reciclagem. Essa estrutura não é apenas primordial para os países da OCDE, mas crítica para as economias em desenvolvimento que estão experimentando um crescimento sem precedentes em energia solar (por exemplo, China e Índia), pois faltam redes formais de descarte de resíduos, infraestrutura de reciclagem e regulamentações nessas regiões do mundo. . À medida que a indústria de reciclagem solar surge e vários players entram no mercado, um dos maiores desafios será atribuir responsabilidade pela grande quantidade de resíduos órfãos acumulados. 

Gerenciamento em nível de sistemas para uma economia circular

A reciclagem – ou o descarte adequado de materiais perigosos se a reciclagem não for possível – é de fato um componente essencial de uma economia circular. No entanto, em primeiro lugar, precisamos de regulamentações que incentivem a coleta e o gerenciamento adequado do fim da vida útil dos resíduos solares. Isso pode ajudar a aumentar a capacidade de reciclagem solar enquanto a indústria e os mercados secundários são dimensionados como parte de uma infraestrutura abrangente de fim de vida útil. Os incentivos ao investimento também devem ser considerados no conjunto de soluções para incentivar o desenvolvimento da indústria de reciclagem solar. 

Na pressa de descarbonizar e eletrificar nossa sociedade, a gestão de resíduos muitas vezes é negligenciada. Existem oportunidades para desenvolver metodologias com escopo adequado que considerem os impactos do ciclo de vida em toda a cadeia de suprimentos de fatores comumente ignorados de instalações solares, como uso da terra, perda de biodiversidade, justiça ambiental, gestão da água e transporte global. Além disso, tecnologias como blockchain podem fornecer um grande impulso para o gerenciamento transparente e responsável de painéis em fim de vida. É vital que planejemos, preparemos e projetemos sistemas de energia para reutilização, recuperação, remanufatura e reciclagem no presente, ou corremos o risco de criar novos encargos ambientais, sociais e econômicos no futuro.

Rachel A. Meidl, LP.D., CHMM, é bolsista em energia e meio ambiente no Baker Institute-Center for Energy Studies da Rice University. Ela foi anteriormente indicada administradora associada adjunta da Administração de Segurança de Dutos e Materiais Perigosos, uma agência do Departamento de Transporte dos Estados Unidos. 

Mathilde Saada é Assistente de Pesquisa no Centro de Estudos de Energia do Instituto Baker da Rice University e estudante de mestrado no Mestrado em Assuntos Globais da Rice University.