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據(jù)The Verge報(bào)道，美國(guó)能源部資助的一個(gè)新的研究項(xiàng)目試圖解決太陽(yáng)能發(fā)電的最大挑戰(zhàn)之一--太陽(yáng)能電池板廢物該如何處理。太陽(yáng)能是解決氣候變化的關(guān)鍵，但為了使技術(shù)本身具有可持續(xù)性，它需要可回收利用。不幸的是，廢棄的太陽(yáng)能電池板很可能會(huì)遇到兩種命運(yùn)之一：粉碎機(jī)或垃圾填埋。
亞利桑那州立大學(xué)(ASU)的研究人員希望通過(guò)一種新的回收工藝來(lái)改變這種情況，該工藝使用化學(xué)品來(lái)回收高價(jià)值的金屬和材料，如銀和硅，使回收在經(jīng)濟(jì)上更具吸引力。本月早些時(shí)候，該團(tuán)隊(duì)從美國(guó)能源部先進(jìn)制造辦公室獲得了一筆為期兩年、價(jià)值48.5萬(wàn)美元的撥款，以進(jìn)一步驗(yàn)證這一想法，他們希望這將為在未來(lái)三年內(nèi)建立試點(diǎn)回收工廠奠定基礎(chǔ)。配套資金由ASU和能源公司First Solar提供，后者在該項(xiàng)目中擔(dān)任工業(yè)顧問(wèn)。
如果一切順利，當(dāng)?shù)谝徊ㄌ?yáng)能電池板進(jìn)入廢物流時(shí)，一個(gè)更清潔和更具成本效益的太陽(yáng)能回收過(guò)程就可以進(jìn)入市場(chǎng)。
美國(guó)能源部先進(jìn)制造辦公室代理副主任 Diana Bauer說(shuō)：“隨著我們加強(qiáng)清潔能源制造，生產(chǎn)更多的清潔能源技術(shù)，考慮壽命結(jié)束時(shí)的回收問(wèn)題變得更加重要。”
雖然已經(jīng)達(dá)到使用壽命的太陽(yáng)能電池板相對(duì)較少，但專家們懷疑大多數(shù)已經(jīng)達(dá)到使用壽命的太陽(yáng)能電池板都被填埋了，其中有價(jià)值的金屬和材料被遺失。亞利桑那州立大學(xué)的太陽(yáng)能可持續(xù)發(fā)展研究員孟濤(音譯)領(lǐng)導(dǎo)了新的回收工作，他估計(jì)，在建造了所有的太陽(yáng)能電池板以脫離化石燃料之前，世界可能會(huì)面臨至少一種金屬--銀的供應(yīng)短缺。同時(shí)，太陽(yáng)能級(jí)硅需要大量的能源來(lái)制造，而且不止一次地使用它對(duì)于保持太陽(yáng)能行業(yè)的電力需求--以及它的碳足跡--非常重要。
即使今天太陽(yáng)能電池板被回收，這些材料也很少被回收。相反，回收商通常會(huì)移除將電池板固定在一起的鋁框，剝?nèi)ケ趁娴你~線，并將電池板本身切碎，形成一個(gè)作為碎玻璃出售的太陽(yáng)能碎片。孟濤說(shuō)，這三種產(chǎn)品--鋁、銅和碎玻璃--可能為回收商帶來(lái)每塊電池板3美元的收益。與孟濤交談過(guò)的公司表示，在扣除運(yùn)輸成本等后，回收一塊電池板的成本高達(dá)25美元。
回收更多金屬和礦物的新太陽(yáng)能回收工藝可以大大改善經(jīng)濟(jì)效益。孟濤和他的同事們提出了這樣一個(gè)工藝，即首先用熱鋼刀將太陽(yáng)能電池板內(nèi)信封大小的硅電池從其周圍的聚合物和玻璃片中分離出來(lái)。然后，由孟濤的回收初創(chuàng)公司TG Companies開發(fā)的一種正在申請(qǐng)專利的化學(xué)混合物被用來(lái)從電池中提取銀、錫、銅和鉛，留下硅。
雖然回收過(guò)程中使用了刺激性化學(xué)品，但孟濤說(shuō)這些化學(xué)品可以“再生并反復(fù)使用”，從而減少所產(chǎn)生的廢物量--他認(rèn)為這是他的回收方法的一個(gè)特點(diǎn)。孟濤補(bǔ)充說(shuō)，通過(guò)回收鉛，這個(gè)過(guò)程也有可能消除環(huán)境危害，否則這些危害會(huì)在回收廢物或垃圾填埋場(chǎng)中消失。
孟濤聲稱，TG公司已經(jīng)開發(fā)了100%回收太陽(yáng)能電池中的銀、錫、銅和鉛的技術(shù)。新的能源部撥款將使他的團(tuán)隊(duì)能夠進(jìn)一步優(yōu)化太陽(yáng)能電池板的回收過(guò)程，并驗(yàn)證硅是否能夠以足夠高的純度被回收來(lái)制造新的電池，而不需要經(jīng)過(guò)被稱為西門子工藝的能源密集型凈化步驟。如果未來(lái)兩年一切順利，下一步將是吸引私人投資者為一個(gè)試點(diǎn)工廠提供資金，該工廠可以使用該工藝每年回收約10萬(wàn)塊太陽(yáng)能電池板。
太陽(yáng)能電池板回收非營(yíng)利組織PV CYCLE的創(chuàng)始人Karsten Wambach說(shuō)，像孟濤和他的同事提出的 “綠色化學(xué)方法 ”具有“回收有價(jià)值的二次材料的巨大潛力，有助于保護(hù)環(huán)境”。
但Wambach指出，由于在將硅電池與聚合物和其他地方分離的過(guò)程中存在損失，回收太陽(yáng)能電池板中所有的銀和其他微量金屬“可能無(wú)法完全實(shí)現(xiàn)”。他說(shuō)，在這個(gè)工藝的商業(yè)版本中，回收金屬的數(shù)量和質(zhì)量將“根據(jù)下游用戶的規(guī)格和處理過(guò)程中的成本節(jié)約潛力進(jìn)行優(yōu)化”。
節(jié)省成本將是關(guān)鍵。根據(jù)銀的價(jià)格，孟濤認(rèn)為他的工藝可以在每塊面板上回收10-15美元的材料。但這可能會(huì)發(fā)生變化，Wambach警告說(shuō)，如果制造商在太陽(yáng)能電池板中繼續(xù)減少銀的使用。而且，即使是每塊電池板15美元，也不太可能涵蓋退役和回收電池板的全部成本，這意味著可能需要支持性政策來(lái)擴(kuò)大規(guī)模。
Wambach說(shuō)，最后一個(gè)障礙是，今天沒(méi)有那么多的太陽(yáng)能電池板從屋頂上拆下來(lái)。但是，盡管2016年全球存在不到50萬(wàn)噸的太陽(yáng)能垃圾，國(guó)際可再生能源機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，到2030年，這一數(shù)字可能會(huì)上升到800萬(wàn)噸。到2050年，人們每年可能會(huì)扔掉600萬(wàn)噸退役的太陽(yáng)能電池板，幾乎和我們安裝的一樣多。
根據(jù)這些預(yù)測(cè)和每塊電池板內(nèi)的金屬和礦物的價(jià)值數(shù)據(jù)，孟濤和他的同事估計(jì)，到2028年，太陽(yáng)能電子垃圾將包含價(jià)值超過(guò)10億美元的可收獲材料。對(duì)于任何能夠破解回收難題的人來(lái)說(shuō)，這些高科技垃圾可能成為財(cái)富。
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