Evoluzioni nel mondo dei trasporti, dell’industria, dell’energia si sono susseguite nel corso dell’ultimo decennio e sarà prevedibile un cambiamento ancora più importante nei prossimi anni.
Dalle energie rinnovabili alle auto elettriche, grossi cambiamenti nelle tecnologie portano evoluzioni nei componenti, e il riciclaggio dei rifiuti derivati presenta sfide sempre più complesse e intricate, sia dal punto divista della regolazione normativa sia dal punto di vista ambientale.
Nonostante molti passi siano stati intrapresi sia a livello europeo sia a livello mondiale per ridurre fonti di spreco e di inquinamento,le aziende, soprattutto se di ridotte dimensioni, devono confrontarsi con non poche questioni di primaria importanza per mantenere l’equilibrio economico.
Per esempio, il GHG Protocol sviluppato da enti internazionali (WRI e WBCSD) individua nelle fonti logistiche e di trattamento di materiali alla fine del loro ciclo di vita (definito “Scope 3”) il principale fattore di inquinamento ed emissioni di gas serra di fatto in tutte le aziende attive in ogni settore industriale e non solo.
La scelta di riciclare materiali invece che semplicemente “smaltirli” nell’ambiente è un processo non facile che comporta tuttavia innumerevoli vantaggi non solo d’immagine ma anche economici.
Un esempio principe del problema dell’importanza del riciclaggio è dato dal recupero dei pannelli fotovoltaici dismessi.
In questo contesto, l’esplosione nell’utilizzo del fotovoltaico come sorgente pulita di energia sta già portando notevoli criticità nello smaltimento dei pannelli dismessi a causa della presenza di impurezze (semiconduttori come arsenico, cadmio, tellurio, piombo).Considerato che la stima è che entro il 2050 il 10% di materiale di scarto consisterà in materiale proveniente dal fotovoltaico e solare, predisporre adeguate strategie di valorizzazione di tali rifiuti è un fattore determinante.
Ulteriore aggravante del problema è che i pannelli di seconda generazione, come la tecnologia thin film, presentano una struttura chimico-fisica differente, il che ne rende il riciclaggio ancor più complesso.
Le celle fotovoltaiche sono costituite da semiconduttori e contengono impurezze. Riuscire a ottenere materiale di qualità sufficiente peril riciclo è un’impresa difficile non solo in ambito solare/fotovoltaico ma anche in generale nel riciclo di materiale RAEE. I processi chimici sin ora sviluppati richiedono ingenti risorse economiche in termini di macchine e energia, oltre a comportare l’utilizzo di solventi e catalizzatori tossici e inquinanti.
Il processo meccanico di riciclaggio dei pannelli fotovoltaici è quello che consente di ottenere materiali appetibili ad essere riciclati per un miglior rapporto costi/benefici:
- L’alluminio, ad alto valore per l’industria, dall’applicazione automotive all’impiantistica
- Il vetro, che può venire riutilizzato nella produzione di bottiglie o altri ambiti (es. metallurgico)
- L’EVA (etilene vinile acetato), utile a livello mondiale come combustibile o nelle infrastrutture
- Il rame dall’alto valore nell’industria elettrica e non solo
Considerato inoltre che i trattamenti chimici possono avvenire spesso a partire dalla triturazione meccanica, appare evidente come a lungo termine questo sarà il processo principe del riciclaggio non soltanto nell’ambito fotovoltaico ma anche al di fuori, come nel recupero dei materiali elettronici o delle batterie. Ulteriore vantaggio degli impianti meccanici di riciclo per i pannelli fotovoltaici esausti è il loro costo contenuto, la loro facilità di manutenzione e la loro affidabilità.
Il processo meccanico tipico di un equipaggiamento di trattamento dei pannelli dismessi può essere così schematizzato:
Il pannello fotovoltaico dismesso, una volta rimossi componenti elettrici come cavi e giunzioni, viene immesso in un trituratore dove avviene una prima grossolana macinazione che permette di separare l’alluminio con pezzatura grossolana. L’alluminio così ottenuto può venire separato direttamente con ottima purezza ed essere rivenduto.
Il trituratore viene equipaggiato con inserti rimpiazzabili con dimensioni variabili a seconda delle esigenze di processo.
Il restante materiale, composto da vetro, metalli, EVA (materiale polimerico utilizzato per l’adesione delle celle fotovoltaiche al substrato) e basse concentrazioni di semiconduttore viene poi immesso nel cuore dell’impianto, il mulino orizzontale delaminatore (serie M). Questo macchinario è dotato di un rotore con lame di acciaio ad alta densità e durezza in grado di frantumare il pezzato fino a raggiungere grani di dimensioni anche inferiori a2 mm nel caso di materiale più fragile (es. vetro), più grossolano nel caso di materiale plastico o duttile. Quest’ultimo infatti tende con le sue caratteristiche fisiche di agglomerarsi e formare granelli più spessi e di ottima percentuale di purezza.
La conformazione del canale di passaggio del materiale da sminuzzare permette una macinazione selettiva a seconda del materiale, che segue traiettorie differenti in base alle caratteristiche meccaniche della particella, e consente di separare già in questa fase la parte plastica dalla parte più pesante e fragile. Il vetro ottenuto dalla delaminazione si presenta sotto forma di sfere e granuli di due classi dimensionali, la prima più grossolana ma con purezza maggiore e la seconda con una concentrazione di impurità accettabile nel quadro delle normative EU.
La forza del mulino delaminatore consiste nel fatto che la produzione di polveri di materiale metallico con conseguenti perdite di efficienza sono minime.
Unitamente all’alimentazione con inverter, la velocità del rotore è regolabile in base alle esigenze del materiale processato, e il fatto di essere costruito con materiale ad elevata resistenza meccanica facilita ilcompito di flessibilità operativa e variabilità della tipologia del prodotto da trattare.
La fase finale del riciclo dei pannelli fotovoltaici esausticonsiste nella vagliatura e classificazione delle frazioni in uscita dal mulinoverticale. Di solito è utilizzata una tavola densimetrica (serie VT) chepermette di separare il materiale in base al suo peso specifico.
Le polveri sono convogliate dall’alto e con un flusso d’aria proveniente dal fondo le frazioni più pesanti tendono a cadere seguendo una traiettoria quasi verticale, mentre le frazioni leggere sono separate.
Altra tecnologia popolare per la separazione è il sensore ottico (serie OS) che separa il materiale per colore, al pari dell’occhio umano.
Nel contesto delle energie rinnovabili e del riciclaggio dei pannelli fotovoltaici dismessi, riuscire a ridurre le emissioni e gli sprechi è fondamentale non solo dal punto di vista ecologico ma anche dal punto di vista economico.
Tuttavia, impianti costosi e all’avanguardia non sempre sono la soluzione migliore e più efficace. Apparecchiature delicate, sostanze tossiche e consumi fanno sì che la scelta si basi su considerazioni legate all’efficienza e alla convenienza dell’impianto di riciclaggio.
Il mulino delaminatore orizzontale M permette di facilitare la separazione dei materiali in modo continuativo e il riciclo dei pannelli fotovoltaici dismessi.
Il processo meccanico permette di recuperare i materiali dei pannelli fotovoltaici e dei telai in modo che il materiale in uscita sia appetibile per essere reimmesso sul mercato invece di essere smaltito.
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