Giải pháp môi trường nào để ứng phó trước cơn lũ rác thải điện mặt trời sắp ập đến?

Tấm quang điện giúp tạo ra năng lượng sạch nhưng lại rất khó để tái chế. Ta cần phải sẵn sàng cho thực trạng ùn ứ chất thải điện tử trong sản xuất năng lượng mặt trời ngay khi đợt "lũ" đầu tiên ập tới.

Các tấm pin năng lượng mặt trời đang ngày càng chứng tỏ vai trò quan trọng trong việc tạo ra năng lượng sạch để chiến đấu chống lại sự biến đổi khí hậu. Nhưng một khi kết thúc vòng đời của mình, chúng sẽ trở thành những miếng rác thải điện tử lớn, cồng kềnh với công nghệ phức tạp, và với thế giới thì chưa hề có một kế hoạch nào để đối mặt với viễn cảnh ấy.


Khi kết thúc vòng đời, chúng sẽ trở thành những miếng rác thải điện tử lớn.

Nhưng ta sẽ sớm cần xây dựng một kế hoạch thôi, bởi vì cơn lũ rác thải điện tử phục vụ điện mặt trời cũng sắp tràn tới rồi. Theo dự báo của Cơ quan năng lượng tái chế toàn cầu thì, tính tới hết năm 2050, ta sẽ có 78 triệu mét khối pin năng lượng kết thúc vòng đời, và mỗi năm, thế giới sẽ tiếp tục thải ra tới 6 triệu mét khối rác thải cùng loại. Dù rằng con số này chỉ là một phần rất nhỏ trong tổng lượng rác thải điện tử mà chúng ta vẫn đang thải ra mỗi năm, nhưng các phương thức tái chế tiêu chuẩn dành cho sản phẩm điện tử lại không hề phù hợp với các tấm pin năng lượng mặt trời. Để có thể thu hồi được những vật liệu có giá trị như bạc và silicon, đòi hỏi những giải pháp tái chế đặc thù với loại sản phẩm này. Rồi nếu chúng ta thất bại trong việc phát triển các giải pháp và chính sách để thúc đẩy rộng rãi việc áp dụng chúng, thì chắc chắn hậu quả là thứ mà ai cũng có thể đoán được.

Nhà nghiên cứu về mặt trời Meng Tao thuộc trường Đại học Bang Arizone, người mới đã đã đăng tải một báo cáo tổng quan về hoạt động tái chế silion từ tấm năng lượng mặt trời – thứ cấu tạo nên 95% của loại sản phẩm này – cho biết: "Nếu chúng ta không thực hiện tái chế thì phần lớn những tấm pin này sẽ bị lãng phí ở các bãi chôn lấp".

Tấm năng lượng mặt trời được cấu thành từ các tế bào quang điện, giúp chuyển hóa ánh nắng mặt trời thành điện năng. Một khi chúng bị đem đi chôn lấp, các thành phần có giá trị sẽ bị lãng phí. Và cũng bởi vì tấm năng lượng mặt trời còn chứa một số thành phần độc hại, có thể bị rò rỉ ra khi phân hủy, nên việc chôn lấp loại rác thải này còn có thể tạo ra những thảm họa môi trường mới.

Sự phổ biến của pin năng lượng mặt trời dần bùng nổ vào đầu thế kỉ 21 và nhà sản xuất thường cam kết tuổi thọ sản phẩm của mình lên tới 25 năm. Nếu thực vậy thì ta đang trong thời điểm "nghỉ hưu" của loạt tấm năng lượng mặt trời đầu tiên. PV Cycle, một tổ chức phi lợi nhuận chuyên thu gom và tái chế pin năng lượng mặt trời. Theo Jan Clyncke, giám đốc của dự án này, cho biết: mỗi năm họ đều thu gom được vài nghìn tấn rác thải điện tử phục vụ điện mặt trời tại Liên Minh Châu Âu. Nằm trong con số kể trên không chỉ là những sản phẩm đã hết tuổi thọ mà còn là những tấm buộc phải ngừng hoạt động sớm vì bị hư hỏng do gió bão, lỗi sản xuất hoặc chỉ đơn giản là bị thay thế bởi những tấm mới có hiệu suất cao hơn.


Việc chôn lấp loại rác thải này còn có thể tạo ra những thảm họa môi trường mới.

Ngày nay, một khi kết thúc vòng đời của mình, sẽ có vài khả năng xảy đến với các tấm pin này. Theo luật pháp tại Liên Minh châu Âu, các hãng sản xuất sẽ phải đảm bảo được rằng sản phẩm của mình sẽ được tái chế đúng cách. Tại Nhật Bản, Ấn Độ và Úc, những yêu cầu về việc tái chế đang được cân nhắc đi vào hiệu lực. Nhưng riêng tại Mỹ, nơi đây vẫn còn hoang sơ như vùng Viễn Tây vậy: tại đây, chỉ trừ mỗi tiểu bang Washington, đều chưa có quy định bắt buộc về hoạt động tái chế. Không chỉ vậy, nỗ lực tái chế tự nguyện bởi các công ty thuộc ngành công nghiệp này vẫn còn rất giới hạn. Sam Vanderhoof, CEO của Recycle PV Solar, một trong những công ty duy nhất tại Mỹ chuyên về việc tái chế PV, cho biết: "Hiện tại, chúng tôi tự tin khẳng định rằng lượng tấm năng lượng mặt trời mình tái chế đã có thể đạt tới khoảng 10%". Phần còn lại, ông bổ sung, sẽ mãi nằm lại ở những bãi chôn lấp hoặc được xuất khẩu ra nước ngoài để tái sử dụng tại những quốc gia đang phát triển với những quy định lỏng lẻo trong việc bảo vệ môi trường.

Ngay cả khi hoạt động tái chế đã đi vào đúng quỹ đạo thì vẫn còn rất nhiều không gian để mở rộng. Một tấm năng lượng mặt trời thực chất là một sản phẩm điện tử gồm nhiều lớp. Ở giữa là một lớp mỏng gồm nhiều tế bào tinh thể silicon, hai mặt của lớp này được bao bọc và bảo vệ bằng hai tấm polyme hoặc thủy tinh. Phần rìa thì được cố định bằng khung nhôm. Ở mặt sau tấm năng lượng mặt trời sẽ là một hộp chứa các mối nối của dây dẫn bằng đồng để truyền tải điện năng ngay sau khi nó được tạo ra.

Ở những cơ sở tái chế rác thải điện tử thông thường, những tấm pin năng lượng mặt trời sẽ bị đối xử tàn nhẫn. Bên tái chế thường tháo bỏ lớp khung nhôm và hộp đựng mối nối để thu hồi nhôm và đồng, sau đó họ sẽ nghiền nát phần còn lại của tấm pin, bao gồm cả thủy tinh, polyme và cả những tế bào silicon được bọc trong các điện cực bằng bạc và hàn dính bằng thiếc và chì. (Bởi vì phần lớn của hỗn hợp này chứa chủ yếu là thủy tinh nên sản phẩm của công đoạn nghiền sẽ được coi là vụn thủy tinh không tinh khiết) Meng Tao và những đồng nghiệp của mình ước tính rằng từ một tấm pin năng lượng 60-cell, bên tái chế có thể nhận được 3 USD cho phần nhôm, đồng và thủy mà họ tái chế. Trong khi đó, Vanderhoof cho biết rằng chi phí để tái chế cùng một tấm pin kể trên tại Mỹ sẽ dao động từ 12 USD đến 25 USD, đã bao gồm cả phí vận chuyển - khoản phí mà "thường đắt ngang với phí tái chế". Trong khi đó, tại những bang vẫn cho phép thì thường chỉ cần chưa tới 1 USD để đưa một tấm pin năng lượng mặt trời tới bãi chôn lấp rác thải điện tử rắn.

Meng Tao cho biết: "Chúng tôi tin rằng điểm mù khổng lồ của nước Mỹ trong hoạt động tái chế chính là việc khoản chi phí cần bỏ ra còn lớn hơn cả doanh thu. Tỷ lệ hiện tại thậm chỉ chỉ là 10 ăn 1".

Nếu những thành phần có giá trị cao của một tấm năng lượng mặt trời, ví dụ như silicon và bạc, có thể được lọc ra và làm tinh khiết một cách hiệu quả thì tỷ lệ giữa giá thành và doanh thu từ việc tái chế có thể được cải thiện. Đây cũng là hướng đi mà một số nhỏ những công ty tái chế PV đang thực hiện. Veolia hiện là công ty duy nhất trên thế giới có sở hữu nhà máy tái chế PV thương mại tại Pháp. Họ thường sẽ nghiền nhỏ các tấm năng lượng mặt trời rồi sử dụng những kĩ thuật quang học để tách thành phần silicon ít tinh khiết. Theo Vanderhoof thì Recycle PV Solar trước đây sử dụng một "quy trình làm nóng và nghiền nhỏ" để thu lại hơn 90% nguyên liệu có trong một tấm năng lượng mặt trời, bao gồm cả bạc và silicon ít tinh khiết. Nhưng mới đây, công ty này đã nhận một vài trang thiết bị mới từ các đối tác ở châu Âu, nhờ đó con số 90% trên được nâng lên thành hơn 95%, khả năng phân tách các nguyên liệu khác nhau cũng tốt hơn.

Một số bên nghiên cứu về PV thậm chí còn đòi hỏi nhiều hơn thế. Trong một bài báo cáo tổng quan mới đăng tải gần đây, một nhóm dẫn đầu là những nhà nghiên cứu thuộc Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo Quốc gia Hoa Kì đã kêu gọi phát triển các quy trình tái chế mới giúp thu về kim loại và khoáng chất với độ tinh khiết cao, mục tiêu mà họ nhắm tới là biến hoạt động tái chế trở nên khả thi hơn về mặt kinh tế, đồng thời có lợi cho môi trường nhất có thể. Garvin Heath, tác giả chính của báo cáo trên, giải thích rằng những quy trình mới có thể sử dụng tác động bằng nhiệt hoặc hóa chất để phân tách thủy tinh khỏi tế bào silicon, rồi tiếp tục sử dụng các kỹ thuật hóa học hoặc điện khác để phân tách và tinh chế silicon và nhiều lại kim loại khác.

Heath trả lời phỏng vấn với Grist: "Chúng tôi đặt tên thứ mà mình đang kêu gọi là hệ thống tái chế tích hợp giá trị cao. Giá trị cao nghĩa là chúng tôi muốn thu hồi toàn bộ vật liệu thành phần cần có để sản xuất ra các tấm pin. Tích hợp ở đây để ám chỉ tới một chu trình tái chế có thể lần lượt đi từ vật liệu này tới vật liệu khác, thay vì phải cần tới sự phối hợp của nhiều bên tái chế khác nhau".

Bên cạnh việc phát triển những phương thức tái chế tốt hơn, ngành công nghiệp năng lượng mặt trời cũng nên suy nghĩ về làm thế nào để tái mục đích những tấm năng lượng mặt trời ngay khi có thể, bởi những tấm pin đã qua sử dụng thường mang lại cái giá cao hơn số kim loại hay khoáng chất có trong chúng (và cũng vì tái sử dụng thường tiêu tốn ít năng lượng hơn tái chế). Nếu nói về tái chế, EU đã đi trước rất nhiều trong vấn đề này: Ủy ban châu Âu đang kêu gọi đóng góp cho một loạt các dự án mẫu, thông qua chương trình Mô hình kinh doanh xoay tròn cho ngành điện mặt trời. Mục tiêu của những dự án này là để biểu diễn cách những tấm pin từ mái nhà hay những trang trại điện mặt trời có thể được tái sử dụng cho nhiều mục đích khác, ví dụ như sử dụng tại các trạm sạc cho xe đạp điện tại Berlin và các khu phức hợp nhà ở tại Bỉ.

Ngoài tái chế, Recycle PV Solar còn kiểm định chất lượng và bán lại những tấm pin năng lượng mặt trời có tình trạng tốt mà họ nhận được, nhờ vậy mà họ có thể bù đắp cho chi phí của hoạt động tái chế. Tuy nhiên, cả Vanderhoof lẫn Meng Tao đều lo lắng rằng nhiều công ty tái chế đang bán những tấm pin mặt trời đã qua sử dụng mà không hề quan tâm tới chất lượng cho các nước đang phát triển. "Và những quốc gia ấy thường không có những quy định đối với sản phẩm rác thải điện tử. Kết quả là bạn chỉ đang ném vấn đề của mình tới một quốc gia khác nghèo hơn", Meng Tao nói.

Để ngành công nghiệp tái chế rác thải năng lượng mặt trời có thể phát triển bền vững, nó cần phải có những chính sách và quy định hỗ trợ. Hình mẫu hỗ trợ chi phí thu hồi và tái chế mà EU đang sử dụng chính là một giải pháp khá tốt để nước Mỹ áp dụng. Nhưng trước đó, những nhà lập pháp của Mỹ cần phải nhìn nhận được rằng đây là một vấn đề đang ngày càng phình to, đây chính là lí do tại sao Vanderhoof dành một lượng lớn thời gian của mình để thay đổi cách nhìn nhận của họ.

"Chúng ta cần phải đối mặt với sự thật rằng theo thời gian, những tấm pin năng lượng mặt trời rồi sẽ chết đi, và số lượng mà ta đang sử dụng không phải là ít. Ta sẽ làm gì khi chúng dần hết vòng đời? Thực sự chẳng hợp lý khi vẫn tiếp tục sử dụng lối tiếp cận ném hết cái trách nhiệm ấy cho người tiêu dùng", Vanderhoof nói.

Tin nổi bật

Tin cùng chuyên mục

Tin mới nhất