Η αυξανόμενη σημασία της αιολικής και ηλιακής ενέργειας για το ηλεκτρικό δίκτυο και η άνοδος των ηλεκτρικών οχημάτων δημιουργεί νέα δεδομένα στο ενεργειακό πεδίο. Αλλά ταυτόχρονα, αυτές οι αναπτυσσόμενες βιομηχανίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας θα παράγουν σύντομα τόνους απορριμμάτων καθώς εκατομμύρια φωτοβολταϊκά (PV) ηλιακά πάνελ, ανεμογεννήτριες και μπαταρίες ιόντων λιθίου EV φτάνουν στο τέλος του αντίστοιχου κύκλου ζωής τους.
Όπως λέει και η παροιμία, όμως, τα σκουπίδια ενός ανθρώπου είναι ο θησαυρός ενός άλλου. Προβλέποντας τη συσσώρευση εξαντλημένων εξαρτημάτων καθαρής ενέργειας - και θέλοντας να αποφύγουμε προληπτικά τις αμαρτίες του παρελθόντος που διαπράχθηκαν με το να μην καθαρίσουμε υπεύθυνα μετά από παροπλισμό ανθρακωρυχείων, πετρελαιοπηγών και σταθμών ηλεκτροπαραγωγής - μια σειρά από καινοτόμες νεοφυείς επιχειρήσεις προσπαθούν να δημιουργήσουν μια βιώσιμη και προσοδοφόρα εγκύκλιο οικονομία για την ανάκτηση, την ανακύκλωση και την επαναχρησιμοποίηση των βασικών στοιχείων της καινοτομίας τεχνολογίας για το κλίμα.
Η αιολική και η ηλιακή ενέργεια σε συνδυασμό παρήγαγαν το 13,6% της ηλεκτρικής ενέργειας σε κλίμακα κοινής ωφέλειας πέρυσι, και αυτοί οι αριθμοί αναμφίβολα θα αυξηθούν καθώς η ανανεώσιμη ενέργεια συνεχίζει να αυξάνεται.
Η Solarcycle είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα των εταιρειών που επιδιώκουν να λύσουν αυτό το πρόβλημα των απορριμμάτων της κλιματικής τεχνολογίας του μέλλοντος. Ξεκίνησε πέρυσι στο Όκλαντ της Καλιφόρνια και έκτοτε κατασκεύασε μια εγκατάσταση ανακύκλωσης στο Τέξας, όπου εξάγει το 95% των υλικών από ηλιακούς συλλέκτες στο τέλος του κύκλου ζωής τους και τα επαναφέρει στην αλυσίδα εφοδιασμού. Πουλάει ανακτημένο ασήμι και χαλκό στις αγορές εμπορευμάτων και γυαλί, πυρίτιο και αλουμίνιο σε κατασκευαστές πάνελ και χειριστές ηλιακών πάρκων.
Κρατώντας τα ηλιακά πάνελ μακριά από χωματερές
Η μέση διάρκεια ζωής ενός ηλιακού πάνελ είναι περίπου 25 έως 30 χρόνια και υπάρχουν ήδη περισσότερα από 500 εκατομμύρια εγκατεστημένα σε όλη τη χώρα, είπε ο Sharma, που κυμαίνονται από μια ντουζίνα στην ταράτσα μιας κατοικίας έως χιλιάδες σε ένα εμπορικό ηλιακό αγρόκτημα. Με την ηλιακή χωρητικότητα να αυξάνεται τώρα κατά μέσο όρο 21% ετησίως , δεκάδες εκατομμύρια περισσότερα πάνελ θα ανεβαίνουν και θα κατεβαίνουν. Μεταξύ 2030 και 2060, αναμένεται να συσσωρευτούν περίπου 9,8 εκατομμύρια μετρικοί τόνοι απορριμμάτων ηλιακών πάνελ.
Επί του παρόντος, περίπου το 90% των ελαττωματικών ηλιακών συλλεκτών στο τέλος της ζωής τους καταλήγουν σε χωματερές, κυρίως επειδή κοστίζει πολύ λιγότερο η απόρριψή τους παρά η ανακύκλωσή τους. «Βλέπουμε αυτό το χάσμα να κλείνει σημαντικά τα επόμενα πέντε έως 10 χρόνια», είπε ο Sharma, «μέσω του συνδυασμού της ανακύκλωσης να γίνει πιο αποδοτική από πλευράς κόστους και το κόστος υγειονομικής ταφής μόνο να αυξηθεί».
Πράγματι, η αγορά ανακυκλωμένων υλικών ηλιακών πάνελ αναμένεται να αυξηθεί εκθετικά τα επόμενα χρόνια. Μια έκθεση της ερευνητικής εταιρείας Rystad Energy ανέφερε ότι θα αξίζουν πάνω από 2,7 δισεκατομμύρια δολάρια το 2030, από μόλις 170 εκατομμύρια δολάρια πέρυσι, και θα επιταχυνθούν σε περίπου 80 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2050. Το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL) διαπίστωσε ότι με μέτρια κρατική υποστήριξη, τα ανακυκλωμένα υλικά μπορούν να καλύψουν το 30%-50% των αναγκών παραγωγής ηλιακής ενέργειας στις ΗΠΑ έως το 2040.
Τα πτερύγια είναι σχεδόν όλα ανακυκλώσιμα
Οι αποσυρθείσες ανεμογεννήτριες παρουσιάζουν άλλη μια πρόκληση ανακύκλωσης, καθώς και επιχειρηματικές ευκαιρίες. Η αμερικανική βιομηχανία αιολικής ενέργειας άρχισε να κατασκευάζει τουρμπίνες στις αρχές της δεκαετίας του 1980 και έκτοτε αυξάνεται σταθερά. Η Αμερικανική Ένωση Καθαρής Ενέργειας εκτιμά ότι σήμερα υπάρχουν σχεδόν 72.000 ανεμογεννήτριες σε κλίμακα κοινής ωφέλειας που είναι εγκατεστημένοι σε εθνικό επίπεδο — όλοι εκτός από επτά από αυτούς επίγεια — παράγοντας το 10,2% της ηλεκτρικής ενέργειας της χώρας.
Παρόλο που η βιομηχανία σταματησε τα τελευταία δύο χρόνια , λόγω των εμπλοκών της εφοδιαστικής αλυσίδας, του πληθωρισμού και της αύξησης του κόστους, οι κατασκευαστές ανεμογεννητριών και οι κατασκευαστές αιολικών πάρκων είναι αισιόδοξοι ότι το ρεύμα έχει αντιστραφεί, ειδικά δεδομένων των επιδοτήσεων και των φορολογικών πιστώσεων για έργα πράσινης ενέργειας στον IRA και τη δέσμευση της κυβέρνησης Μπάιντεν για την εκκίνηση του εκκολαπτόμενου κλάδου υπεράκτιων αιολικών.
Η διάρκεια ζωής μιας ανεμογεννήτριας είναι περίπου 20 χρόνια και οι περισσότερες παροπλισμένες έχουν ενώσει αποσυρθέντες ηλιακούς συλλέκτες σε χώρους υγειονομικής ταφής. Ωστόσο, σχεδόν οτιδήποτε περιλαμβάνει έναν στρόβιλο είναι ανακυκλώσιμο, από τον πύργο από χάλυβα μέχρι τα σύνθετα πτερύγια, συνήθως μήκους 170 πόδια, αν και τα τελευταία μοντέλα υπερβαίνουν τα 350 πόδια.
Μεταξύ 3.000 και 9.000 λεπίδων θα αποσύρονται κάθε χρόνο για τα επόμενα πέντε χρόνια στις ΗΠΑ και στη συνέχεια ο αριθμός θα αυξηθεί μεταξύ 10.000 και 20.000 μέχρι το 2040, σύμφωνα με μια μελέτη του 2021 από την NREL . Μέχρι το 2050, 235.000 λεπίδες θα παροπλιστούν, που μεταφράζεται σε μια σωρευτική μάζα 2,2 εκατομμυρίων μετρικών τόνων — ή περισσότερα από 60.627 πλήρως φορτωμένα τρέιλερ τρακτέρ.
Η κυκλική οικονομία των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας
Οι παίκτες της κυκλικής οικονομίας είναι αποφασισμένοι να μην αφήσουν όλα αυτά τα απόβλητα να πάνε χαμένα.
Η Carbon Rivers με έδρα το Knoxville , που ιδρύθηκε το 2019, έχει αναπτύξει τεχνολογία για να τεμαχίζει όχι μόνο τα πτερύγια των στροβίλων, αλλά και τα απορριπτόμενα σύνθετα υλικά από την αυτοκινητοβιομηχανία, τις κατασκευές και τη ναυτιλιακή βιομηχανία και να τα μετατρέπει μέσω μιας διαδικασίας πυρόλυσης σε ανακτημένες ίνες γυαλιού. «Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή πτερυγίων στροβίλων επόμενης γενιάς, θαλάσσιων σκαφών, σύνθετου σκυροδέματος και ανταλλακτικών αυτοκινήτων», δήλωσε ο επικεφαλής στρατηγικής David Morgan, προσθέτοντας ότι η διαδικασία συλλέγει επίσης ανανεώσιμο πετρέλαιο και συνθετικό αέριο για επαναχρησιμοποίηση.
Ενώ η επεξεργασία των τεμαχισμένων υλικών είναι αρκετά απλή, η μεταφορά ογκωδών πτερυγίων στροβίλου και άλλων σύνθετων υλικών σε μεγάλες αποστάσεις με σιδηρόδρομο και φορτηγό είναι πιο περίπλοκη. «Τα logistics είναι πολύ μακριά το πιο ακριβό μέρος αυτής της διαδικασίας», είπε ο Morgan.
Εκτός από τις υπάρχουσες εγκαταστάσεις στο Τενεσί και το Τέξας, η Carbon Rivers σχεδιάζει να κατασκευάσει εγκαταστάσεις στη Φλόριντα, την Πενσυλβάνια και το Αϊντάχο τα επόμενα τρία χρόνια, σε στρατηγική τοποθεσία κοντά σε αιολικά πάρκα και άλλες πηγές πρώτης ύλης. «Θέλουμε να κατασκευάσουμε άλλες πέντε εγκαταστάσεις στο Ηνωμένο Βασίλειο και την Ευρώπη και στη συνέχεια να φτάσουμε στις αγορές της Νότιας Αμερικής και της Ασίας», είπε.
Η Veolia North America άνοιξε ένα εργοστάσιο ανακύκλωσης στο Μιζούρι το 2020, όπου έχει επεξεργαστεί περίπου 2.600 λεπίδες μέχρι σήμερα, σύμφωνα με την Julie Angulo, ανώτερη αντιπρόεδρο, τεχνική και απόδοση. «Βλέπουμε το πρώτο κύμα λεπίδων ηλικίας 10 έως 12 ετών, αλλά γνωρίζουμε ότι ο αριθμός αυτός θα αυξάνεται χρόνο με τον χρόνο», είπε.
Χρησιμοποιώντας μια διαδικασία γνωστή ως συνεπεξεργασία κλιβάνου, η Veolia ανασυνθέτει τις τεμαχισμένες λεπίδες και άλλα σύνθετα υλικά σε ένα καύσιμο που στη συνέχεια πουλά στους κατασκευαστές τσιμέντου ως αντικατάσταση του άνθρακα, της άμμου και του πηλού. Η διαδικασία μειώνει τις εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα κατά 27% και την κατανάλωση νερού κατά 13% στην παραγωγή τσιμέντου.
Σκραπ μπαταρίας ιόντων λιθίου ηλεκτρικού οχήματος
Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου χρησιμοποιούνται από τις αρχές της δεκαετίας του 1990, αρχικά τροφοδοτώντας φορητούς υπολογιστές, κινητά τηλέφωνα και άλλα ηλεκτρονικά είδη ευρείας κατανάλωσης, και τις τελευταίες δύο δεκαετίες ηλεκτρικά ηλεκτρικά και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. Η ανακύκλωση των πολύτιμων σπλάγχνων τους - λίθιο, κοβάλτιο, νικέλιο, χαλκός - επικεντρώνεται στα ηλεκτρικά οχήματα, ειδικά καθώς οι αυτοκινητοβιομηχανίες αυξάνουν την παραγωγή, συμπεριλαμβανομένης της κατασκευής γιγα εργοστασίων μπαταριών. Αλλά οι σημερινές μπαταρίες EV έχουν διάρκεια ζωής 10-20 χρόνια ή 100.000-200.000 μίλια, επομένως προς το παρόν, οι ανακυκλωτές επεξεργάζονται κατά κύριο λόγο τα σκραπ των κατασκευαστών μπαταριών.
Η Li-Cycle με έδρα το Τορόντο , η οποία κυκλοφόρησε το 2016, έχει αναπτύξει μια τεχνολογία δύο σταδίων που διασπά τις μπαταρίες και τα θραύσματα σε αδρανή υλικά και στη συνέχεια τα τεμαχίζει, χρησιμοποιώντας μια διαδικασία υδρομεταλλουργίας, για να παράγει ορυκτά που πωλούνται ξανά στη γενική αλυσίδα εφοδιασμού της παραγωγής. . Για να αποφευχθεί το υψηλό κόστος μεταφοράς για την αποστολή πρώτων υλών από διάφορες τοποθεσίες, το Li-Cycle έχει διασπάσει γεωγραφικά τέσσερις εγκαταστάσεις - στην Αλαμπάμα, την Αριζόνα, τη Νέα Υόρκη και το Οντάριο - όπου έχει αποδομηθεί. Κατασκευάζει μια τεράστια εγκατάσταση στο Ρότσεστερ της Νέας Υόρκης, όπου θα γίνει η επεξεργασία των υλικών.
«Είμαστε σε καλό δρόμο να αρχίσουμε να θέσουμε σε λειτουργία τις του Ρότσεστερ στο τέλος αυτού του έτους», δήλωσε ο συνιδρυτής και διευθύνων σύμβουλος της Li-Cycle Ajay Kochhlar. Η κατασκευή έχει χρηματοδοτηθεί με δάνειο 375 δολαρίων από το Υπουργείο Ενέργειας (DOE), είπε, προσθέτοντας ότι από τότε που η εταιρεία εισήχθη στο χρηματιστήριο, έχει συγκεντρώσει επίσης περίπου 1 δισεκατομμύριο δολάρια σε ιδιωτικές συμφωνίες.
Μια διαφορετική προσέγγιση για την ανακύκλωση μπαταριών βρίσκεται σε εξέλιξη στην Redwood Materials, που ιδρύθηκε έξω από το Ρίνο της Νεβάδα, το 2017 από τον JB Straubel, τον πρώην επικεφαλής τεχνολογίας και συνιδρυτή της Tesla. Η Redwood χρησιμοποιεί επίσης υδρομεταλλουργία για τη διάσπαση μπαταριών και σκραπ, αλλά παράγει φύλλο χαλκού ανόδου και υλικά ενεργά για καθόδους για την κατασκευή νέων μπαταριών EV. Επειδή η πρώτη ύλη δεν είναι ακόμη αρκετά άφθονη, το νικέλιο και το λίθιο στα προϊόντα καθόδου του θα προέρχονται μόνο κατά 30% από ανακυκλωμένες πηγές, με το υπόλοιπο να προέρχεται από μέταλλα που εξορύσσονται πρόσφατα.
«Σκοπεύουμε να παράγουμε 100 GWh/έτος καθοδικά ενεργά υλικά και φύλλο ανόδου για ένα εκατομμύριο ηλεκτρικά οχήματα έως το 2025», δήλωσε ο Redwood σε δήλωση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου. «Μέχρι το 2030, στόχος μας είναι να κλιμακώσουμε σε 500 GWh/έτος υλικών, τα οποία θα επέτρεπαν αρκετές μπαταρίες για να τροφοδοτήσουν πέντε εκατομμύρια ηλεκτρικά οχήματα».
