Zonnepanelen bevatten meerdere waardevolle materialen. Op het einde van hun levensduur, kunnen deze materialen gerecupereerd worden voor nieuwe toepassingen. Om de recuperatie van materialen uit afgedankte zonnepanelen te bestuderen, werd een materiaalstroomanalyse uitgevoerd van tien verschillende afvalscenario’s. Op basis van deze analyse kon de materiaalrecuperatie (ook op basis van de economische waarde) voor verschillende materialen en toepassingen van de verschillende scenario’s berekend worden.
Afvalscenario’s
De tien afvalscenario’s geven de verschillende mogelijkheden weer om om te gaan met zonnepanelen op het einde van hun levensduur. Deze mogelijkheden variëren van simpel storten zonder enige materiaalrecuperatie tot geavanceerde recyclageprocessen die momenteel nog volop in ontwikkeling zijn. Om rekening te houden met toekomstige verbeteringen tijdens de ontwikkeling van deze geavanceerde processen, werden door experts leereffecten ingeschat.
Materiaalrecuperatie
De materiaalrecuperatie kan op verschillende manieren berekend worden. Indien er geen onderscheid gemaakt wordt tussen verschillende materialen en de kwaliteit van bepaalde toepassingen (hoogwaardige recyclage versus laagwaardige recyclage), werd er voor het meest gangbare scenario al een materiaalrecuperatie van 75% bekomen. In dit scenario belanden hoogwaardige materialen zoals zilver en zuiver silicium wel in laagwaardige toepassingen zoals constructiematerialen. De materiaalrecuperatie in het meest geavanceerde scenario, waar vooral op hoogwaardige materialen en hoogwaardige toepassingen wordt gefocust, was 79% en vormt dus maar een kleine verbetering ten opzichte van de 75% materiaalrecuperatie in het meest gangbare scenario. Daarom werd er voor de berekening van de materiaalrecuperaties een onderscheid gemaakt tussen de materialen, maar ook tussen hoogwaardige en laagwaardige recyclage met behulp van cascaderingsniveaus. Waar cascaderingsniveau 0 recyclage tot hetzelfde product, in dit geval zonnepanelen, betekent, staat cascaderingsniveau 4 enkel nog voor de recuperatie van energie. Door deze differentiatie kunnen we zien dat de 75% materiaalrecuperatie in het meest gangbare scenario vooral veroorzaakt wordt door de recylage van glas naar laagwaardige materialen zoals isolatiematerialen (verantwoordelijk voor 50% materiaalrecuperatie).
Recuperatie van economische waarde en ingebedde energie
Om dit onderscheid mee te kunnen nemen in de materiaalrecuperatie-berekeningen, werd de recuperatie niet alleen op gewicht bepaald maar ook op economische waarde en de energie die nodig is om de materialen in de zonnepanelen op de juiste zuiverheidsgraad te krijgen. Deze energie bevat onder andere de energie die nodig is om materialen zoals koper te ontginnen, te vervoeren en op te zuiveren (ingebedde energie). Op basis van economische waarde is de recuperatiegraad veel lager voor het meest gangbare scenario, namelijk 9%. De recuperatiegraad op basis van economische waarde voor het meest geavanceerde scenario is veel hoger, namelijk 66%. Dit wordt vooral veroorzaakt door de hoogwaardige recyclage van zilver in dit meest geavanceerde scenario. Op basis van de ingebedde energie werd er voor het meest gangbare scenario een recuperatiegraad van 18% bekomen. Voor het meest geavanceerde scenario was de recuperatiegraad op basis van ingebedde energie 45%. Silicium kan ook in het meest geavanceerde scenario niet tot dezelfde zuiverheidsgraad gerecyleerd worden als nodig voor zonnepanelen (cascaderingsniveau 1 ipv 0). Hierdoor gaat 37% van de totale ingebedde energie in de materialen van zonnepanelen in elk scenario verloren.
Collectiegraad als cruciale parameter
Voor de verschillende scenario’s en recuperatiegraden werd er een sensitiviteitsanalyse uitgevoerd om te identificeren welke parameter bij verbetering van 10% de grootste verbetering op de recuperatiegraad zou hebben. De inzamelingsgraad van de zonnepanelen kwam hierbij naar voren als belangrijkste parameter voor alle recuperatiegraden.
Huidige targets: tekortkomingen en suggesties voor verbeteringen
Volgens de huidige EU-wetgeving (WEEE-richtlijn) moet 85% van de zonnepanelen gerecupereerd worden. Hierbij wordt geen onderscheid gemaakt tussen materialen en kwaliteit van recylage. Ook wordt er bij deze target geen rekening gehouden met verliezen tijdens de inzameling en de recyclageprocessen zelf, enkel tijdens de scheidingsprocessen. Indien de materiaalrecuperatie op deze manier berekend werd, had het meest gangbare scenario een materiaalrecuperatiegraad van 100%. In dit geval heeft het meest geavanceerde scenario zelfs een lagere materiaalrecuperatie (93%), aangezien er in dit scenario meer scheidingsprocessen nodig zijn waarbij ook een deel van het materiaal verloren gaat.
De huidige targets zijn daarom niet voldoende om te zorgen voor een hoogwaardige recylage van de hoogwaardige materialen in afgedankte zonnepanelen. Aanvullende targets zijn noodzakelijk om een onderscheid te kunnen maken tussen verschillende materialen en verschillende recyclagekwaliteiten (bijvoorbeeld door cascaderingsniveaus) en om de hele waardeketen (inclusief verliezen tijdens de inzameling en de recylage) mee in rekening te nemen. De materiaalstroomanalyse, zoals uitgevoerd door deze studie (zie figuur 1), kan een belangrijk hulpmiddel zijn om deze targets en hun rapportage te verbeteren.
Figuur 1: Materialenstroomanalyse
De volledige paper werd gepubliceerd als Thomassen, G., Dewulf, J., Van Passel, S. (2022). Prospective material and substance flow analysis of the end-of-life phase of crystalline-silicon based PV modules. Resources, Conservation & Recycling, 176 (105917). Meer informatie via Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. JavaScript dient ingeschakeld te zijn om het te bekijken.
