Im Zeitalter der Energiewende wird die wachsende Bedeutung des Einsatzes von Photovoltaikmodulen deutlich, die saubere Energie aus Sonnenstrahlen gewinnen. Es genügt, daran zu erinnern, dass es in Italien Pflicht ist, neue Privathäuser und Neubauten im Allgemeinen mit Systemen auszustatten, die zumindest teilweise mit erneuerbaren Energiequellen betrieben werden. Der REPowerEU-Plan sieht die Ausweitung einer ähnlichen Maßnahme auf die gesamte Europäische Union vor: eine Verpflichtung, die das Ziel der Dekarbonisierung mit dem der Energieunabhängigkeit von Drittländern verbindet.
Bei einer solchen Menge an Photovoltaikmodulen im Umlauf ist es auch notwendig, über deren Recycling und die Wiederverwendung der Materialien, aus denen sie hergestellt sind, nachzudenken: „Kreislaufwirtschaft“ bedeutet auch dies, wenn man bedenkt, dass die Ressourcen nicht unendlich sind. Und ein wesentlicher Teil dieses Prozesses könnte im Industriegebiet von Porto Marghera stattfinden, wo eine der fortschrittlichsten Anlagen der Welt gebaut werden soll: das PV Lighthouse-Projekt, das von einer Unternehmensgruppe gebaut wird bestehend aus 9-Tech, Veritas und Haiki Mines, und das in der Lage sein wird, 3.000 Tonnen Platten pro Jahr zu verarbeiten.
Auch 600.000 Euro aus dem Pnrr, dem nationalen Aufbau- und Resilienzplan, werden für den Bau verwendet. Sobald die Testphase abgeschlossen ist, läuft das Genehmigungsverfahren für die neue Anlage: Noch in diesem Jahr soll mit den Arbeiten begonnen und 2025 in Betrieb genommen werden. Für Flavio Raimondo, CEO von Haiki Mines, ist das PV-Projekt „Lighthouse“ „ist ein Beispiel dafür, wie die Branche auf eine Herausforderung reagiert, die durch technologische Innovation, Zusammenarbeit zwischen Sektoren und politische Unterstützung bewältigt werden muss.“
Der Photovoltaik-Boom
Einige Zahlen können helfen, die Größe dieses Übergangssektors zu verstehen. Bis heute beträgt die in Europa installierte Photovoltaikleistung über 200 Gigawatt, was etwa 800 Millionen Photovoltaikmodulen entspricht. Die durchschnittliche Lebensdauer eines Photovoltaikmoduls beträgt 25 Jahre: Die ersten Installationen stammen aus den 2000er Jahren, daher wird in den kommenden Jahren die Zahl der Geräte, die das Ende ihrer Lebensdauer erreichen, zunehmend zunehmen. Schätzungen zufolge werden allein in Europa bis zum Jahr 2050 rund 15 Millionen Tonnen Photovoltaikmüll anfallen. Der Wert der aus Abfällen entstehenden Materialien wird auf 7,5 Milliarden Euro geschätzt.
Angesichts des rasanten Anstiegs der Abfallproduktion in dieser Kategorie ist von einem Markt zu sprechen, der einen Boom erleben wird. Das Recycling der in diesen Geräten enthaltenen Materialien ist keine Wahl, sondern eine Notwendigkeit: Die Panels bestehen teilweise aus wertvollen oder kritischen Materialien (vor allem Silizium und Silber), die auf dem Planeten nicht immer unbegrenzt verfügbar sind. Die ordnungsgemäße Verwaltung der Platte am Ende ihrer Lebensdauer, die jedes Material, aus dem sie besteht, aufwertet, ist ein dringendes Problem, das wirtschaftliche und ökologisch nachhaltige Lösungen erfordert.
Aus diesem Grund bemüht sich die Europäische Union auch aktiv darum, die Entsorgung und Wiederverwendung von Photovoltaikmodulen mit all ihren Komponenten und Materialien so nachhaltig und kreislauforientiert wie möglich zu gestalten. Das Recycling ist wie andere Arten von Elektroschrott Pflicht. Die EU hat als erste spezifische Vorschriften für Photovoltaikabfälle erlassen, die spezifische Sammel-, Verwertungs- und Recyclingziele beinhalten: Die Richtlinie verpflichtet alle Hersteller, die Module auf den europäischen Markt liefern (unabhängig von ihrem Standort), die Kosten für Sammlung und Recycling zu finanzieren.
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Vom Abfall zur kostbaren Ressource
Angesichts der Zahlen ist es wichtig, dass wir aus Abfällen möglichst wiederverwertbare Materialien gewinnen können. Es ist dieser Ansatz, der Pietrogiovanni Cerchier, Gründer von 9-Tech, dazu veranlasste, innovative Lösungen mit dem Ziel zu erforschen, die Platten auf effektive und vorteilhafte Weise zu recyceln. Und in diesem Zusammenhang könnte die geplante Anlage in Porto Marghera einen Wendepunkt darstellen, da sie zur Rückgewinnung von 90 % der Materialien in einer Form führen könnte, die rein genug ist, um als Sekundärrohstoff wiederverwendet zu werden.
Die Experimente begannen mit einem EIT RawMaterials-Booster-Projekt im Jahr 2020 (ebenfalls von der Europäischen Union finanziert), das mit dem Entwurf des Prototyps begann, der im Green Propulsion Lab der Veritas-Gruppe installiert wurde. Die von Intesa SanPaolo Vita und Fideuram Vita unterstützten Tests wurden im Jahr 2022 begonnen und im Januar 2024 abgeschlossen. Vereinfacht gesagt besteht der Prozess aus vier Phasen: Demontage, Wärmebehandlung, mechanische Trennung und chemische Reinigung der Photovoltaikzellen. Genauer gesagt: Nach einer anfänglichen Demontage des Rahmens und des Anschlusskastens gelangt das Panel in einen Durchlaufofen, in dem der Polymeranteil (der einzige, der nicht zurückgewonnen werden kann) entfernt wird und Kupfer-, Glas- und Photovoltaikzellenkontakte freigesetzt werden, die dann sorgfältig getrennt werden . Letztere werden abschließend mit einer Trennlösung behandelt, die es ermöglicht, das Silberpulver vom metallischen Silizium zu trennen.
„Es ist eine Methode, die es uns ermöglicht, fast den gesamten Wert des Panels zurückzugewinnen“, erklärt Cerchier, der inzwischen Schritte unternommen hat, um die Technologie durch mehrere europäische Patente zu schützen. Die derzeit weit verbreiteten Verfahren hätten „eine begrenzte Ausbeute, so dass sich das Recycling von Photovoltaikmodulen noch nicht zu einer wirtschaftlich attraktiven Tätigkeit entwickelt habe“. Das Problem bestehender Technologien ist die Verschwendung von Ressourcen: „Glas, das oft viele Verunreinigungen enthält, wird recycelt.“ Der verbleibende Staub, der neben Glas und Kunststoff auch Silizium und Silber enthält, wird auf Deponien entsorgt oder für Anwendungen mit sehr geringem Wert als Ersatz für Sand verwendet.“
In die gleiche Richtung geht auch das Parsival-Projekt, das wiederum von EIT RawMaterials finanziert und von 9-Tech koordiniert wird und das Thema Wiederverwendung von Materialien aus Photovoltaik-Panels auf eine europäische Ebene bringt. Beteiligt sind 9 Partner aus 4 Ländern (Italien, Frankreich, Deutschland, Spanien), darunter die Universitäten Padua und Salento sowie ENEA. Der Fokus liegt in diesem Fall genau auf Silizium, für das das Projekt drei verschiedene Anwendungen untersucht: Ferrolegierungen, Herstellung neuer Photovoltaikzellen und Lithiumbatterien. Die vielversprechendste Wiederverwendung scheint in dieser letzten Kategorie zu liegen, da das so gewonnene Silizium eine Alternative zu Graphit bei der Entwicklung kostengünstigerer und wesentlich leistungsfähigerer Batterien sein könnte.
