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Jun 03, 2023

Das Recycling von Solarpaneelen ist schwierig, aber Mikrowellentechnologie kann helfen

Bedeckende Teile des offenen Landes. Abdeckung der Dächer von Häusern. Schwimmen auf Kanälen und Stauseen. Überall tauchen Sonnenkollektoren auf, die eine Schlüsselrolle bei der Umstellung der Welt auf erneuerbare Energien spielen

Bedeckende Teile des offenen Landes. Abdeckung der Dächer von Häusern. Schwimmen auf Kanälen und Stauseen. Überall tauchen Solarpaneele auf, die eine Schlüsselrolle bei der Umstellung der Welt auf erneuerbare Energien spielen.

Aber der rasante Aufstieg der Solarenergie ist möglicherweise nicht nur ein Sonnenschein. Obwohl die Lebensdauer von Modulen immer länger wird, können viele der installierten Module nur noch einige Jahrzehnte halten und könnten zu einem Abfallproblem werden, wenn sie auf Mülldeponien landen. Es stellt sich auch die Frage, ob die darin enthaltenen geringen Mengen giftiger Metalle wie Blei schädlich für die Umwelt sein könnten. Doch bisher war ihr Recycling schwierig und teuer.

Forscher in Australien sagen, sie hätten einen Weg gefunden, dieses Problem mithilfe einer gängigen Haushaltstechnologie zu lösen: der Mikrowelle.

Die gleiche Mikrowellentechnologie, die Lebensmittel erwärmt, könnte zum Erhitzen von Teilen eines Solarpanels verwendet werden, was es einfacher macht, es auseinanderzunehmen und Materialien zurückzugewinnen, sagte Binesh Puthen Veettil, Dozent an der School of Engineering der Macquarie University, der die Forschung leitete .

„Wir begannen unsere Arbeit mit einer modifizierten Küchenmikrowelle“, sagte Veettil. „Das Prinzip ist das gleiche und die Frequenz, die wir verwenden, ist 2,45 Gigahertz, also die gleiche Frequenz wie die einer Küchenmikrowelle.“

Die von Experten begutachtete Forschung findet vor dem Hintergrund eines wachsenden Interesses statt, das Schicksal alter Panels herauszufinden. Die Solarenergie-Community „arbeitet daran, das Richtige zu tun, weil es sich um ein sehr beherrschbares Problem handelt“, sagte Teresa Barnes, Photovoltaik-Expertin beim National Renewable Energy Laboratory des Energieministeriums.

„Es ist ein technologisch lösbares Problem“, sagte sie. „Es ist ein wirtschaftlich lösbares Problem.“

Solarmodule bestehen im Allgemeinen aus Schichten verschiedener Materialien, darunter Aluminium, Glas, Silizium, Kunststoff und wertvolle Metalle wie Kupfer und Silber. Diese Schichten sind miteinander versiegelt und um die Komponenten zu recyceln, müssen die Platten demontiert werden.

Silber sei das wertvollste Material in Solarmodulen, sagte Meng Tao, Ingenieurprofessor an der Arizona State University und Gründer eines in Tuscon ansässigen Solarpanel-Recyclingunternehmens namens TG Companies. Ein Panel enthält normalerweise etwa eine Viertelunze Silber, die einen Wert von 5 US-Dollar haben könnte, sagte Tao.

Auch der Aluminiumrahmen und das Glas, die typischerweise etwa 85 Prozent des Gesamtgewichts eines Solarmoduls ausmachen, hätten einen Wert und könnten verwertet werden, sagte er.

Aber auch andere Metalle wie Blei können in Paneelen enthalten sein, die in bestimmten Konzentrationen giftig sein können.

Die Herausforderung bei Silizium-Solarmodulen besteht darin, dass „die Leute nicht genau wissen, wie sie damit umgehen sollen“, sagte Barnes. „Es gibt eine echte Mischung an Vorschriften. Da kann ein Materialmix drin sein.“

Derzeit würden etwa 10 bis 15 Gewichtsprozent der Materialien eines Solarmoduls am Ende seiner Lebensdauer zurückgewonnen, sagte Tao. Ziel sei es, 90 bis 95 Prozent zu erreichen, sagte er.

Eine große Herausforderung sind die Kosten. Das Recycling einer Platte kostet etwa 20 bis 30 US-Dollar, sagte er, aber die wiedergewonnenen Materialien haben normalerweise einen Wert von etwa 3 US-Dollar.

„Solarmodule werden unsachgemäß recycelt“, sagte er. Alle verwertbaren Materialien könnten wahrscheinlich einen Wert von 11 bis 12 US-Dollar pro Panel haben, bemerkte er.

Aber die Paneele, die auf Witterungseinflüsse ausgelegt sind, seien auch schwer zu demontieren, sagen er und andere Experten. Das Entfernen der Polymerschichten, die eine Platte vor Witterungseinflüssen schützen, erfordert oft hohe Temperaturen – ein Prozess, der als Delaminierung bezeichnet wird.

„Wenn Sie außer Aluminium noch etwas anderes zurückgewinnen möchten, müssen Sie zuerst eine Delaminierung durchführen“, sagte Tao. „Die Delaminierung ist wirklich der nächstgrößte Engpass.“

Das ist die Herausforderung, der sich die australischen Forscher stellen. Sie fanden heraus, dass die schützende Kunststoffbeschichtung eines Solarpanels bei der Mikrowellenbehandlung so weich wurde, dass sie sich abziehen ließ, was bedeutete, dass das Panel leicht delaminiert und seine Teile ohne den Einsatz aggressiver Chemikalien entnommen werden konnten.

Dieser Ansatz könnte es Recyclern ermöglichen, das hochwertige Glas aus ganzen Platten zurückzugewinnen, anstatt es zerkleinern und die Stücke als Rohmaterial verkaufen zu müssen, sagte Veettil.

„Allein durch die unversehrte Gewinnung des Glases wird das Recycling von Solarmodulen wirtschaftlich rentabler“, sagte er.

Die australischen Forscher sind nicht die einzige Gruppe, die versucht, das Problem der Delaminierung anzugehen. Ein Unternehmen experimentiere beispielsweise damit, die Beschichtung mit einer beheizten Klinge zu entfernen, während ein anderes es mit einer Infrarotlampe probiere, sagte Tao.

Andere Experten sagen jedoch, dass es Zweifel daran gibt, ob die Rückgewinnung des Glases als Ganzes problemlos möglich ist – oder ob es sich lohnt.

„Es gibt viele Prozesse, die darauf abzielen, diese Glasscheiben vollständig zu entfernen, und das stellt eine große Herausforderung dar“, sagte Barnes. „Wenn Sie jemals daran gedacht haben, die Fenster in Ihrem Haus auseinanderzuziehen, wäre es, selbst wenn Sie wirklich gut wären und viel Übung darin hätten, einen guten Prozess gehabt hätten, es immer noch schwierig.“

Und der Markt für Altglas sei wahrscheinlich begrenzt, da sich die Modulgrößen ständig ändern und die Glasindustrie auch Altglas verwendet, sagte sie.

„Die Vorteile eines dekarbonisierten Stromsystems überwiegen bei weitem die Risiken, die entstehen, wenn am Ende der Nutzungsdauer feste Abfälle anfallen, insbesondere wenn wir bereits die Infrastruktur aufbauen, um mit der Bewältigung dieses Problems zu beginnen“, sagte sie.