Công nghệ tái chế pin mặt trời: Vấn đề cũ – Giải pháp mới

Trong bối cảnh thế giới đang chuyển đổi sang các nguồn năng lượng sạch, pin năng lượng mặt trời đã trở thành một giải pháp hữu hiệu. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng của ngành quang năng cũng kéo theo những vấn đề mới, đặc biệt là việc xử lý lượng lớn pin mặt trời cũ khi chúng hết hạn sử dụng.

Nhiều quốc gia và khu vực đã đưa ra luật và tiêu chuẩn liên quan đến việc thải bỏ hoặc tái chế pin mặt trời một cách thích hợp. Ví dụ, Chỉ thị về chất thải điện và điện tử (WEEE) của Liên minh châu Âu đưa ra các hướng dẫn chính xác về việc thu thập, xử lý, tái chế và thu hồi các tấm pin mặt trời.

Trong khi đó, Đạo luật Phục hồi và Bảo tồn tài nguyên Mỹ (RCRA) quy định việc xử lý và tiêu hủy nhiều chất thải nguy hại, trong đó có một số loại pin mặt trời.

Tuy nhiên, bất chấp những luật và quy định này, dữ liệu của các chính phủ chỉ ra rằng chưa đến 10% số tấm pin đã ngừng hoạt động ở Mỹ được tái chế. Tỉ lệ tái chế các tấm pin mặt trời ở Liên minh châu Âu cũng vào khoảng 10%, mặc dù luật pháp EU quy định các nhà sản xuất pin mặt trời phải thu hồi tối thiểu 80% khối lượng của mỗi tấm pin.

Thực trạng ở Bỉ

Tại Bỉ, tình hình này đang trở nên cấp bách hơn bao giờ hết khi lượng rác thải từ pin mặt trời tăng đột biến. Năm 2023, Bỉ đạt kỷ lục mới về số lượng tấm pin năng lượng mặt trời được lắp đặt với 4,4 triệu tấm, tăng 37% so với năm 2022, vốn đã là một năm kỷ lục trước đó. Dự kiến, năm 2024 sẽ là lần đầu tiên lượng tấm pin được thu gom để tái chế vượt qua 1.000 tấn (khoảng 50.000 tấm).

Đồng thời, nhiều tấm pin cũ cũng bị loại bỏ vì không còn hoạt động hiệu quả do hao mòn tự nhiên, hư hại do thời tiết, hoặc lỗi kỹ thuật. Ngoài ra, nhiều doanh nghiệp đã thay thế các tấm pin cũ bằng những tấm pin mới hơn, có hiệu suất cao hơn nhằm nâng cấp và cải thiện sản lượng.

Với giá tấm pin mặt trời ngày càng giảm và giá năng lượng ngày càng tăng trong vài năm qua, việc lắp đặt các tấm pin mặt trời đã tăng đều đặn, điều này có thể gây ra vấn đề sau 30 năm nữa khi tấm pin đạt đến giới hạn tuổi thọ dự kiến. Ảnh: Energy News

Theo tổ chức PV Cycle, đơn vị chịu trách nhiệm tái chế, đến cuối tháng 8, họ đã thu gom được 960 tấn, so với 658 tấn của cả năm 2023. Đây mới chỉ là bước khởi đầu, do sự bùng nổ lắp đặt tấm pin mặt trời chỉ mới diễn ra trong thời gian gần đây. Mặc dù việc tái chế các tấm pin này được thực hiện hiệu quả tại Bỉ, nhưng quy trình này vẫn chưa đạt mức độ tái chế hoàn toàn tuần hoàn.

Theo ông Johan Goossens, Giám đốc Quốc gia của PV Cycle Bỉ, một thách thức lớn là xác định chính xác khi nào các tấm pin sẽ cần được tái chế, vì tuổi thọ của chúng có thể kéo dài từ 20-30 năm. Điều này khiến việc dự đoán số lượng chất thải và nhu cầu tái chế trở nên khó khăn.

Đặc điểm người dùng cũng ảnh hưởng đến tuổi thọ của tấm pin. Các hộ gia đình thường sử dụng tấm pin lâu hơn dù hiệu suất giảm, trong khi các doanh nghiệp lớn sẽ thay thế chúng khi hiệu suất giảm để duy trì năng suất. Năm 2024, đã có nhiều doanh nghiệp thay thế số lượng lớn tấm pin, khiến lượng thu gom gia tăng.

Khi được thu gom, các tấm pin được gửi đến 2 cơ sở tái chế tại Bỉ với tỉ lệ tái chế đạt 93,5%. Các vật liệu như nhôm, đồng, và thủy tinh được tái sử dụng. Tuy nhiên, ông Goossens cảnh báo các tiến bộ công nghệ như tấm pin tích hợp vào vật liệu xây dựng có thể ảnh hưởng đến khả năng tái chế, và việc tìm cách cân bằng giữa tiêu chuẩn hóa sản phẩm để dễ tái chế và thúc đẩy đổi mới công nghệ là cần thiết.

Một số tấm pin mặt trời vẫn còn hoạt động nhưng bị loại bỏ vì không đạt hiệu suất như mong muốn. Mặc dù những tấm pin này có thể được phục hồi, ông Goossens cho biết thị trường cho các sản phẩm đã qua sử dụng hiện vẫn rất hạn chế. Nguyên nhân chính là do giá pin mặt trời mới đã giảm mạnh trong những năm gần đây, khiến các sản phẩm đã qua sử dụng khó cạnh tranh về chi phí.

Bài học từ Pháp

Ngoài các thành phần có khả năng gây nguy hiểm cho con người như: chì và cadmium, các tấm pin mặt trời còn sử dụng nhiều loại vật liệu khác như: thủy tinh, nhôm và silicon. Chúng có thể gây ra mối đe dọa cho môi trường nếu không được xử lý đúng cách và bị vứt vào các bãi chôn lấp. Do đó, khi những tấm pin này hết hạn sử dụng, chúng lại trở thành mối lo.

Ở Pháp, những tấm pin mặt trời cũ có thể được tái chế thành chai đựng nước hoa. Gần thành phố Bordeaux của Pháp, một nhà máy như vậy đang mang đến tương lai đầy hứa hẹn cho lĩnh vực tái chế non trẻ của ngành công nghiệp quang điện.

"Khi trên thế giới chỉ có hệ thống nghiền nát tấm kính, chúng tôi đang thực hiện việc tách tấm này. Nói cách khác, chúng tôi sẽ tách tấm kính ra khỏi các lớp bảng điều khiến, lớp nhựa đệm bên dưới chứ không nghiền chúng lẫn lộn vào nhau", ông Frédéric Seguin, Giám đốc chi nhánh địa phương của Công ty Envie 2E (ở Saint-Loubès, Gironde, Pháp), cho biết.

Cứ 2 phút máy lại cắt một tấm pin đã qua sử dụng. Với các lưỡi dao được làm nóng đến 300 độ C, máy tách này dài khoảng 20 m tách ra khung nhôm, tấm kính, sau đó là linh kiện quang điện rất mỏng. Ở cuối dây chuyền, một công nhân cạo tấm kính thu được bằng một chiếc nạo để loại bỏ những tạp chất cuối cùng.

"Thủy tinh chiếm 70% trong tấm pin mặt trời và điều tôi quan tâm đầu tiên là tác động lên hành tinh này. Với dây chuyền mới, mỗi tấm pin mặt trời có thể được tái chế 95%", ông Seguin cho biết.

Theo ước tính của Cơ quan Năng lượng tái tạo quốc tế (IRENA), thế giới có thể chứa 78 triệu tấn rác chỉ từ các tấm pin mặt trời vào năm 2050. Do đó, để đảm bảo các tấm pin mặt trời được tái chế hoặc lưu trữ thích hợp, những mô hình xử lý rác thải như ở Pháp được xem là hình mẫu cần được nhân rộng ra nhiều quốc gia.

Việc tăng cường tái chế các tấm pin mặt trời cũ là một vấn đề cấp bách để bảo vệ môi trường và đảm bảo sự phát triển bền vững của ngành năng lượng mặt trời. Khi người dân và doanh nghiệp chung tay, thách thức có thể biến thành cơ hội, rác thải có thể biến thành tài nguyên, mang lại một tương lai bền vững cho thế hệ mai sau.

Minh Đức (Theo Báo Tin Tức, VTV)