نفايات الألواح الشمسية: الجانب الآخر من الطاقة النظيفة

يقترب العدد الكبير من الألواح الشمسية التي تم تركيبها في أوائل العقد الأول من القرن الحالي من نهاية دورة حياتها ، مما يشكل مشكلة خطيرة لصناعة الطاقة الشمسية ، وطرق التخلص من الألواح الشمسية الحالية لا تلبي المتطلبات البيئية.

من الناحية النظرية ، تعد الطاقة الشمسية واعدة أكثر من أي وقت مضى. أصبح إنتاج الخلايا الشمسية أسهل وأرخص. لكن الكهروضوئية الشمسية لديها بعض الأسئلة التي لا يتم الحديث عنها كثيرًا: ما إذا كان إنتاجها ونفاياتها ينتجان ملوثات أكثر من الوقود الأحفوري الذي من المفترض استبداله ، فلا يزال أمرًا يجب الإجابة عليه.

غالبًا ما يتطلب تصنيع الألواح الشمسية استخدام العديد من المواد الكيميائية السامة. يبلغ عمر الألواح الشمسية حوالي 20 إلى 30 عامًا ، ومنذ أول التركيبات واسعة النطاق في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، يقترب عدد كبير من الألواح الشمسية الآن من نهاية عمرها الإنتاجي. عندما يتم تكديس الألواح الشمسية في أكوام القمامة ، يمكن أن تتسرب المعادن السامة التي تحتويها إلى البيئة. قد تشكل خطرا على الصحة العامة إذا دخلت في المياه الجوفية.

من المفترض أن يكون السيليكون الموجود في الوحدات الكهروضوئية قابلاً لإعادة التدوير ، ولكن تُضاف معادن مثل الكادميوم والرصاص لتحسين الكفاءة الكهربائية للخلايا الشمسية. هذا يجعل الخلايا الشمسية من الصعب إعادة تدويرها ، لأن استخراج المعادن الضارة يتطلب مدخلات كبيرة من الطاقة. في الواقع ، غالبًا ما تكون تكلفة إعادة تدوير الألواح الشمسية للشركات أعلى من تكلفة إنتاجها. تستخرج معظم محطات إعادة تدوير الطاقة الشمسية الكهروضوئية ببساطة الفضة والنحاس من الخلايا وتحرق الزجاج الملوث وأغلفة البلاستيك في الأفران. نظرًا لأن العملية باهظة الثمن وتستغرق وقتًا طويلاً ، فمن الأنسب رمي الألواح الشمسية المهملة في مدافن النفايات أو تصديرها إلى دول العالم الثالث.

أظهرت الدراسات أن المعادن الثقيلة (الرصاص والكادميوم) في الألواح الشمسية يمكن أن تتسرب من الخلايا إلى المياه الجوفية وتؤثر على النباتات والبيئة. هذه المعادن لها أيضًا آثار ضارة على صحة الإنسان ، حيث يؤدي الرصاص إلى إعاقة نمو الدماغ لدى الأطفال ، كما أن الكادميوم مادة مسرطنة. قد لا تمتلك البلدان النامية البنية التحتية أو اللوائح للتخلص بشكل صحيح من نفايات الألواح الشمسية المستوردة ، ويمكن لهذه المعادن أن تتسرب إلى البيئة المحيطة وتسبب مشاكل صحية عامة. من المرجح أن تتفاقم المشكلة في العقود المقبلة مع توسع الخلايا الشمسية الكهروضوئية عبر البلدان ، مع توقع ما يقرب من 80 مليون طن من نفايات الطاقة الشمسية على مستوى العالم بحلول عام 2050.

لحسن الحظ ، توجد طرق فعالة لإعادة التدوير. يمكن لمرافق First Solar ، أكبر شركة للطاقة الشمسية في الولايات المتحدة ، استخراج 90٪ من المواد الموجودة في الألواح الشمسية ثم إعادة تدويرها إلى ألواح شمسية أو إلكترونيات جديدة. افتتحت شركة Veolia الفرنسية أول مصنع في أوروبا مخصص لإعادة تدوير الخلايا الشمسية. حاليًا ، تعد الصين والولايات المتحدة أكبر مستخدمين للألواح الشمسية ، لكن أوروبا فقط هي التي اتخذت خطوات لمساءلة الشركات المصنعة عن نفاياتها الكهروضوئية. يطالب الاتحاد الأوروبي شركات الطاقة الشمسية بجمع وإعادة تدوير الألواح الشمسية ، مع تضمين تكلفة إعادة التدوير في سعر البيع. وبهذه الطريقة ، يتم تقليل الفاقد والتأثير البيئي للألواح الشمسية ، ولا يدفع المستهلكون سوى أكثر قليلاً مقابل الألواح الشمسية.

إعادة التدوير القسري ليست الطريقة الوحيدة لجعل الطاقة الشمسية أكثر اخضرارًا ، وتبحث بعض الشركات التقنية الناشئة عن طرق لجعل عملية الإنتاج الفعلية أكثر نظافة. يستكشف العلماء طرقًا جديدة لتنقية السيليكون للخلايا الشمسية ، أو يجرون تجارب باستخدام خلايا شمسية من السيليكون منخفضة الدرجة. اكتشاف حديث في تكنولوجيا الطاقة الشمسية يمكن أن يلغي استخدام السيليكون بالكامل باستخدام نوع من المواد يسمى بيروفسكايت. بدلاً من بلورات السيليكون ، تتكون خلايا البيروفسكايت الشمسية من بلورات معدنية ، عادة ما تكون من الرصاص. المواد الخام وتوليف خلايا البيروفسكايت أرخص بكثير من السيليكون عالي النقاء المطلوب للألواح الشمسية التقليدية. لا يوجد سوى عدد قليل من الطرق لصنع خلايا شمسية من السيليكون ، ولكن هناك العديد من الطرق لصنع خلايا بيروفسكايت يمكنها إنتاج ألواح شمسية فريدة مختلفة مطبقة. الأكثر وعدًا ، تعتبر خلايا البيروفسكايت أسهل في التصنيع ، وأكثر صداقة للبيئة ، ولديها بالفعل كفاءات مماثلة لتلك الموجودة في خلايا السيليكون. ولا تقلق بشأن محتوى الرصاص أيضًا ، فإن خلايا البيروفسكايت القائمة على معادن غير سامة مثل القصدير أو الجرمانيوم تقترب من كفاءة خلايا الرصاص.

مع انتقال المجتمع من الوقود الأحفوري إلى الطاقة ، ستكون الطاقة الشمسية جزءًا مهمًا من مستقبلنا. لذلك ، يمكننا أن نتوقع زيادة في إنتاج الألواح الشمسية على مدى العقود القليلة القادمة ، مع إمكانية توليد كميات كبيرة من النفايات الخطرة. على الرغم من أن الطاقة الشمسية تحمل وعدًا كبيرًا كمصدر للطاقة المتجددة ، إلا أن المجتمع يجب أن يواجه أيضًا مشاكل التلوث التي تسببها ، وإلا فإن تسخير قوة الضوء يمكن أن يجعل وضعنا أكثر قتامة من ذي قبل.