¿Qué pasa con todos los residuos?

Por Rachel A. Meidl, Mathilde Saada

Con las presiones del cambio climático y la urgencia de incorporar recursos energéticos alternativos como la eólica y la solar, la obsesión por los supuestos beneficios de las tecnologías de transición energética eclipsa la evidente realidad: la ausencia de una estrategia para identificar y cuantificar otras externalidades del ciclo de vida, como los desechos. eliminación o impactos ambientales.

La industria energética, los gobiernos y la sociedad aún tienen que comprender completamente las cantidades de desechos entrantes y los impactos a largo plazo asociados con los paneles solares fotovoltaicos al final de su vida útil. Si un futuro sostenible y circular es el camino preferido a seguir, es necesaria una gestión controlada de los paneles al final de su vida útil en instalaciones autorizadas de reciclaje, tratamiento y eliminación.

Lo que está en juego: residuos solares

Se anticipa que las proyecciones acumuladas de desechos solares en todo el mundo alcancen alrededor de 78 millones de toneladas para 2050. Sin embargo, muchas de estas previsiones asumen una vida útil completa de 25 a 30 años de paneles y no tienen en cuenta el reemplazo temprano, la obsolescencia rápida y el desmantelamiento prematuro generalizado impulsado por la energía solar. créditos fiscales, tasas de compensación, precio de instalación, eventos climáticos severos y el papel de China que, en última instancia, podría impulsar esos números aún más. Aparte de los atractivos subsidios fiscales que han resultado en un crecimiento solar masivo y sin precedentes, la eficiencia de conversión de los paneles ha mejorado año tras año, gracias a las innovaciones de fabricación en China, que domina y controla el mercado solar. En los EE. UU., la energía solar se ha presentado como una solución crítica para combatir el cambio climático, una inversión atractiva para empresas e inversores que se alinea con sus objetivos ambientales, sociales y de gobernanza, y un generador de empleo. 

Pero los volúmenes de desechos que se avecinan van en contra de una economía circular y representan una amenaza para los objetivos de sostenibilidad globales y nacionales. 

La disección de un panel solar fotovoltaico (PV) y la comprensión de su anatomía revela un sistema altamente integrado que hace que el desmantelamiento y el reciclaje sean un proceso costoso, complicado y que consume mucha energía y recursos. La composición de un panel incluye aluminio, vidrio, plásticos complejos y una variedad de metales, incluidos cadmio, cromo, plomo, selenio y plata, entre otros, que si no se tratan ni gestionan, pueden contaminar los suelos y filtrarse en los sistemas de aguas subterráneas. Debido a la presencia de metales pesados ​​y otros componentes que superan los umbrales normativos de toxicidad, los paneles al final de su vida útil pueden clasificarse como residuos peligrosos regulados por el gobierno federal en virtud de la Ley de recuperación y conservación de recursos, el estatuto que rige la gestión de residuos peligrosos. Esta clasificación coloca a los paneles solares bajo el espectro completo de las regulaciones de desechos peligrosos de la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. y conlleva una serie de estrictas obligaciones regulatorias que hacen que clasificar, almacenar, manipular y transportar los paneles para reciclarlos o desecharlos sea costoso y engorroso según la ley existente.

El problema del fin del ciclo de vida refleja la falta de opciones de fin de vida económicamente viables y sostenibles, siendo los métodos predominantes el vertido, la incineración o la “donación” (reciclado voluntario) a mercados secundarios que trasladan la carga de la gestión de residuos a los países en desarrollo. economías. 

La complejidad del proceso de reciclaje solar

El reciclaje de energía solar fotovoltaica es muy complejo y puede ser un proceso intensivo en energía y recursos que genera sus propios desechos y emisiones (Figura 1). Las tecnologías de reciclaje, particularmente en los EE. UU., aún son incipientes y tienen un costo prohibitivo, lo que limita las opciones de disposición final al vertedero, la incineración y la exportación, las vías menos costosas por un amplio margen. Debido a la designación de “residuo peligroso”, la normativa vigente exige que los paneles solares de desecho sean gestionados por transportistas cualificados y en instalaciones autorizadas de tratamiento, almacenamiento, eliminación y reciclaje. Con los volúmenes proyectados de desechos solares, no está claro si las instalaciones de reciclaje y desechos peligrosos existentes son adecuadas para gestionar la afluencia de paneles debido a los prolongados plazos de permisos para ubicar, construir y escalar las instalaciones de reciclaje en los EE. UU. 

Estos intrincados obstáculos regulatorios, junto con el costo directo del reciclaje, fomentan el abandono, el vertido ilegal y el almacenamiento de paneles solares de desecho mientras surgen opciones más asequibles. Aunque es difícil obtener cifras precisas debido a la clasificación errónea de los paneles como desechos electrónicos (e-waste) u otros materiales, la falta de mecanismos de seguimiento y la transparencia de los datos, se estima que ~10 % de los paneles solares se reciclan en los EE. no está claro si esta cifra se traduce en resultados de reciclaje total o parcial.

Aunque la industria del reciclaje solar enfrenta desafíos de insumos insuficientes, altos costos operativos y baja rentabilidad debido a pequeñas concentraciones de materiales valiosos, existe potencial para un mercado de reciclaje solar fuerte si existieran colaboraciones de infraestructura y cadena de suministro para recolectar, procesar y vender el varios componentes Sin embargo, ninguno de esos arreglos está actualmente en vigor. Se deben desarrollar nuevos modelos comerciales circulares y establecer mercados secundarios basados ​​en silicio, metales y materiales reciclados, reutilizados y recuperados para paneles de segunda vida y otras aplicaciones que formalicen las cadenas de valor de reutilización, reparación y refabricación en la industria solar fotovoltaica. 

Fuente: Compilado de varias fuentes por Rachel Meidl y Mathilde Saada.

Modelos regulatorios futuros en los EE. UU.

No existe un marco nacional para los desechos solares al final de su vida útil en los EE. UU., pero siguiendo el ejemplo de California, la EPA actualmente está sopesando si los paneles al final de su vida útil deben regularse como "desechos universales", una categoría de desechos peligrosos con reglamentos destinados a reducir las cargas de gestión y facilitar la recogida y el reciclaje. California es el primer estado en regular los paneles solares al final de su vida útil como desechos universales y su ley reciente podría servir como modelo para el desarrollo futuro de un marco nacional de reciclaje de desechos solares y un modelo a seguir por otros estados. Hawái, Carolina del Norte y Rhode Island también están considerando normas para regular los paneles solares con el fin de estimular el reciclaje. Este marco no solo es primordial para los países de la OCDE, sino fundamental para las economías en desarrollo que están experimentando un crecimiento sin precedentes de la energía solar (por ejemplo, China e India), ya que estas regiones del mundo carecen de redes formales de eliminación de desechos, infraestructura de reciclaje y regulaciones. . A medida que emerge la industria del reciclaje solar y numerosos actores ingresan al mercado, uno de los mayores desafíos será asignar la responsabilidad de la gran cantidad de desechos huérfanos acumulados. 

Gestión a nivel de sistemas para una economía circular

El reciclaje, o la eliminación adecuada de materiales peligrosos si el reciclaje no es posible, es de hecho un componente esencial de una economía circular. Sin embargo, antes que nada, necesitamos regulaciones favorables que incentiven la recolección y la gestión adecuada al final de la vida útil de los desechos solares. Esto puede ayudar a desarrollar la capacidad de reciclaje solar mientras la industria y los mercados secundarios escalan como parte de una infraestructura integral al final de su vida útil. Los incentivos a la inversión también deben considerarse en el conjunto de soluciones para fomentar el desarrollo de la industria del reciclaje solar. 

En la prisa por descarbonizar y electrificar nuestra sociedad, la gestión de residuos a menudo se pasa por alto. Existen oportunidades para desarrollar metodologías de alcance adecuado que tengan en cuenta los impactos del ciclo de vida en cadenas de suministro completas de factores comúnmente ignorados de las instalaciones solares, como el uso de la tierra, la pérdida de biodiversidad, la justicia ambiental, la gestión del agua y el transporte global. Además, tecnologías como blockchain pueden proporcionar un gran impulso para una gestión transparente y responsable de los paneles al final de su vida útil. Es vital que planifiquemos, preparemos y diseñemos sistemas de energía para la reutilización, recuperación, refabricación y reciclaje en el presente, o corremos el riesgo de crear nuevas cargas ambientales, sociales y económicas en el futuro.

Raquel A. Meidl, LP.D., CHMM, es becario en energía y medio ambiente en el Instituto-Centro de Estudios Energéticos Baker de la Universidad Rice. Anteriormente, fue nombrada administradora adjunta adjunta de la Administración de Seguridad de Materiales Peligrosos y Tuberías, una agencia del Departamento de Transporte de EE. UU. 

Mathilde Saada es asistente de investigación en el Centro de Estudios Energéticos del Instituto Baker de la Universidad de Rice y estudiante de maestría en Asuntos Globales de la Universidad de Rice.