Chất thải bảng điều khiển năng lượng mặt trời: Mặt khác của năng lượng sạch

Số lượng lớn các tấm pin mặt trời được lắp đặt vào đầu những năm 2000 đang gần kết thúc vòng đời của nó, điều này đặt ra một vấn đề nghiêm trọng cho ngành công nghiệp năng lượng mặt trời và các phương pháp xử lý tấm pin mặt trời hiện tại không đáp ứng được các yêu cầu về môi trường.

Về lý thuyết, năng lượng mặt trời hứa hẹn hơn bao giờ hết. Pin mặt trời ngày càng dễ sản xuất và rẻ hơn. Nhưng PV năng lượng mặt trời có một số câu hỏi ít được nói đến: Liệu việc sản xuất và chất thải của chúng có tạo ra nhiều chất ô nhiễm hơn so với nhiên liệu hóa thạch mà chúng được dùng để thay thế hay không vẫn là điều cần được giải đáp.

Sản xuất tấm pin mặt trời thường yêu cầu sử dụng một số hóa chất độc hại. Các tấm pin mặt trời có tuổi thọ khoảng 20 đến 30 năm, và kể từ khi lắp đặt quy mô lớn đầu tiên vào đầu những năm 2000, một số lượng lớn các tấm pin mặt trời hiện đang gần hết thời hạn sử dụng. Khi các tấm pin mặt trời được xếp thành đống rác, các kim loại độc hại mà chúng chứa có thể bị rò rỉ ra môi trường. Có thể gây nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng nếu đi vào nước ngầm.

Silicon trong các mô-đun quang điện được cho là có thể tái chế, nhưng các kim loại như cadmium và chì được thêm vào để cải thiện hiệu suất điện của pin mặt trời. Điều này làm cho pin mặt trời khó tái chế, vì việc chiết xuất các kim loại có hại đòi hỏi một nguồn năng lượng đầu vào đáng kể. Trên thực tế, chi phí tái chế các tấm pin mặt trời của các doanh nghiệp thường cao hơn chi phí sản xuất chúng. Hầu hết các nhà máy tái chế PV năng lượng mặt trời chỉ đơn giản là chiết xuất bạc và đồng có giá trị từ các tế bào và đốt thủy tinh và vỏ nhựa bị ô nhiễm trong các lò nung. Vì quá trình này tốn kém và tốn thời gian, nên việc ném các tấm pin mặt trời bị loại bỏ vào các bãi chôn lấp hoặc xuất khẩu sang các nước thế giới thứ ba sẽ thuận tiện hơn.

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng các kim loại nặng (chì và cadmium) trong các tấm pin mặt trời có thể ngấm từ các tế bào vào nước ngầm và ảnh hưởng đến thực vật và môi trường. Những kim loại này cũng có tác động xấu đến sức khỏe con người, với chì làm ảnh hưởng đến sự phát triển não bộ ở trẻ em và cadmium là chất gây ung thư. Các nước đang phát triển có thể không có cơ sở hạ tầng hoặc các quy định để xử lý hợp lý chất thải tấm pin mặt trời nhập khẩu và những kim loại này có thể rò rỉ ra môi trường xung quanh và gây ra các vấn đề sức khỏe cộng đồng. Vấn đề có thể trở nên tồi tệ hơn trong những thập kỷ tới khi quang điện mặt trời mở rộng khắp các quốc gia, với gần 80 triệu tấn chất thải mặt trời được dự báo trên toàn cầu vào năm 2050.

May mắn thay, các phương pháp tái chế hiệu quả vẫn tồn tại. Các cơ sở của First Solar, công ty năng lượng mặt trời lớn nhất ở Hoa Kỳ, có thể chiết xuất 90% vật liệu trong các tấm pin mặt trời và sau đó tái chế thành các tấm pin mặt trời hoặc thiết bị điện tử mới. Công ty Veolia của Pháp đã mở nhà máy đầu tiên ở châu Âu chuyên tái chế pin mặt trời. Hiện tại, Trung Quốc và Mỹ là những nước sử dụng nhiều nhất các tấm pin mặt trời, nhưng chỉ có Châu Âu thực hiện các bước để buộc các nhà sản xuất phải chịu trách nhiệm về chất thải PV của họ. EU yêu cầu các công ty năng lượng mặt trời thu thập và tái chế các tấm pin mặt trời, với chi phí tái chế đã bao gồm trong giá bán. Bằng cách này, chất thải và tác động môi trường của các tấm pin mặt trời được giảm thiểu và người tiêu dùng chỉ phải trả nhiều hơn một chút cho các tấm pin mặt trời.

Tái chế cưỡng bức không phải là cách duy nhất để làm cho năng lượng mặt trời trở nên xanh hơn và một số công ty khởi nghiệp công nghệ đang tìm cách làm cho quy trình sản xuất thực tế sạch hơn. Các nhà khoa học đang khám phá những cách mới để tinh chế silicon cho pin mặt trời, hoặc đang thử nghiệm với pin mặt trời silicon cấp thấp. Một khám phá gần đây trong công nghệ năng lượng mặt trời có thể loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng silicon bằng cách sử dụng một loại vật liệu gọi là perovskite. Thay vì tinh thể silicon, pin mặt trời perovskite được làm bằng tinh thể kim loại, thường là chì. Nguyên liệu thô và tổng hợp tế bào perovskite rẻ hơn nhiều so với silicon có độ tinh khiết cao cần thiết cho các tấm pin mặt trời truyền thống. Chỉ có một số cách để tạo ra pin mặt trời silicon, nhưng có rất nhiều cách để tạo ra các tế bào perovskite có thể tạo ra các tấm pin mặt trời độc đáo khác nhau được áp dụng. Có triển vọng nhất, Tế bào perovskite dễ sản xuất hơn, thân thiện với môi trường hơn và đã có hiệu suất tương đương với tế bào silicon. Và cũng đừng lo lắng về hàm lượng chì, các tế bào perovskite dựa trên các kim loại không độc hại như thiếc hoặc germani đang tiến gần đến hiệu quả của các tế bào chì.

Khi xã hội chuyển đổi từ nhiên liệu hóa thạch sang năng lượng, năng lượng mặt trời sẽ là một phần quan trọng trong tương lai của chúng ta. Do đó, chúng ta có thể mong đợi sự gia tăng sản xuất các tấm pin mặt trời trong vài thập kỷ tới, với khả năng tạo ra một lượng lớn chất thải nguy hại. Mặc dù năng lượng mặt trời có nhiều hứa hẹn là một nguồn năng lượng tái tạo, nhưng xã hội cũng phải đối mặt với những vấn đề ô nhiễm mà nó mang lại, nếu không, việc khai thác sức mạnh của ánh sáng có thể khiến tình hình của chúng ta trở nên đen tối hơn trước.