Začínají se recyklovat solární panely, lopatky větrných turbín i popel z biomasy

Udržitelné technologie produkující co nejméně skleníkových plynů jsou novým náboženstvím dneška. I obnovitelné zdroje energie ale představují problém pro životní prostředí. Na rozdíl od energetických zdrojů založených na spalování fosilních paliv, které způsobují největší znečištění při svém provozu, u bezemisních zdrojů vzniká největší environmentální zátěž při jejich výrobě a zejména likvidaci. Týká se to fotovoltaických panelů, komponentů větrných elektráren, článků z bateriových úložišť a baterií elektromobilů, ale i odpadu, který vzniká při spalování biomasy nebo výrobě bioplynu.

Recyklace fotovoltaických panelů je zatím stále ještě v plenkách, ale v roce 2040, kdy budou dosluhovat dnes instalované moduly (jen odpadu z nich bude až 27 milionů tun ročně), by recyklované materiály mohly tvořit až 6 % investic do solárních elektráren - oproti 0,08 % dnes. Podle analýzy renomované poradenské firmy Rystad Energy budou ale mít recyklovatelné materiály z fotovoltaických elektráren už v roce 2030 hodnotu více než 2,7 miliardy USD oproti 170 milionům USD v letošním roce. Do roku 2050 se pak trh přiblíží k 80 miliardám USD.

Solární panely

Komponenty fotovoltaických panelů, které mají největší hodnotu, jsou hliník, stříbro, měď a polysilikon. Stříbro sice tvoří asi 0,05 % celkové hmotnosti panelu, ale 14 % hodnoty použitého materiálu. Naopak největší objem má sklo s vysokou mírou recyklace, ale nízkou prodejní cenou. Odhady Rystad Energy ukazují, že v roce 2035 by recyklační průmysl mohl dodávat 8 % polysilikonu, 11 % hliníku, 2 % mědi a 21 % stříbra, což může významně snížit uhlíkovou stopu fotovoltaických panelů.

Recyklace fotovoltaické elektrárny spočívá v demontáži hliníkového rámu, kabelů a samotného panelu, oddělení vrstev, rozemletí na kusy a roztřídění podle materiálu. Japonská skupina NPC, přední firma v oblasti výroby, provozu a recyklace fotovoltaických elektráren, vyvinula stroj na automatickou recyklaci. Speciální čepel zahřátá na 300 °C roztaví horní vrstvu fotovoltaického panelu a poté úplně oddělí sklo, kovy a další materiály. Vývojem recyklačních technologií pro fotovoltaickou energetiku se zabývá i řada dalších společností, například americký start-up Solar Cycle.

Větrné turbíny

Recyklace začíná pronikat také do větrné energetiky. Jeden z největších světových výrobců větrníků Siemens Gamesa použil v červenci 2022 v projektu RWE Kaskasi v Německu poprvé pro offshore elektrárnu recyklovatelné lopatky systému Recyclable Blade. Než byla tato technologie v roce 2021 zavedena do praxe, nedaly se lopatky větrných turbín v důsledku složitého výrobního procesu založeného na kombinaci kompozitních materiálů, pryskyřic, skla a uhlíkových vláken prakticky recyklovat a končily většinou na skládce. (Možná jste viděli fotky hromad větrných lopatek zahrabávaných do rýhy v zemi...) Systém Recyclable Blade nyní produkuje druhotné suroviny využitelné v dalších průmyslových sektorech, jako jsou stavebnictví, výroba spotřebního zboží nebo automobilový průmysl.

Baterie

V posledních několika letech se rozbíhá také recyklace vyřazených baterií zejména z elektromobilů. Nejaktivnější je korejská SK Group, která na konci roku 2021 v Daejeonu zahájila zkušební provoz závodu na recyklaci kovů z použitých baterií. Pozadu není ani další bateriový obr LG Energy Solution, který chce společně se severoamerickou společností Li-Cycle, automobilkou GM a dalšími společnostmi vybudovat závod na recyklaci baterií v čínské provincii Chungcheong a u polské Wroclavi. Do investic v této oblasti se pustil i Samsung SDI a pozadu není Čína s největším světovým trhem elektromobilů. Miliony USD hodlají do čínského recyklačního průmyslu s bateriemi investovat Huayou Cobalt 65-35 a společnost POSCO, největší světový výrobce baterií CATL, nebo automobilka BYD. Výstavbu recyklační linky na baterie plánuje také americká společnost Redwood Materials, kterou založil spoluzakladatel Tesly J. B. Straubel. Na investici kolem jedné miliardy USD se budou podílet automobilky Ford a Volvo.

Biomasa

Možnosti recyklace se hledají i v CO₂ neutrální energetice založené na spalování biomasy, při kterém vzniká poměrně velké množství popela. Rakousko, Dánsko, Německo, Itálie, Nizozemsko a Švédsko, ve kterých je v Evropě nejvíce rozšířené využívání biomasy k výrobě elektřiny, produkují asi 2,9 milionů tun popela ročně. Náklady na jeho likvidaci se pohybují mezi 100 až 500 EUR za tunu. Se zvyšováním poplatků a přísnějšími směrnicemi EU o ukládání odpadů na skládkách cena ještě poroste. Nesprávně uložený popel se navíc snadno přenáší vzduchem a může způsobit dýchací problémy u obyvatel žijících poblíž skládky, může znečistit podzemní vody vyluhováním těžkých kovů, nebo znečistit vody povrchové. Jednu z možností využití popela ze spalování biomasy nabízí betonářský průmysl. Testy ukazují, že náhrada cementu v množství do 10 % nemá významný vliv na konzistenci výsledného cementového kompozitu. Z hlediska pevnosti v tlaku je však složení použitého popela velice důležité.

Bioplyn

Země, ve kterých je rozvinutý chov prasat a ovcí, jako jsou například Čína nebo Nový Zéland, věnují v poslední době velkou pozornost i využití tzv. digestátu, což je tekutý odpad vznikající při výrobě bioplynu z živočišné kejdy. Jeho použití jako alternativního hnojiva snižuje přímé náklady zemědělské výroby a druhotně snižuje i ekologickou stopu vznikající při výrobě umělých hnojiv. Stejným způsobem se např. ve Velké Británii využívá digestát získaný z potravinového odpadu. Na tunu použitého digestátu se tak sníží produkce CO₂ o 20 až 40 kilogramů.

Zdroje:

https://www.rystadenergy.com/news/reduce-reuse-solar-pv-recycling-market-to-be-worth-2-7-billion-by-2030

https://www.npcgroup.net/eng/solarpower/reuse-recycle/recycle-service

https://www.siemensgamesa.com/newsroom/2022/07/080122-siemens-gamesa-press-release-recycle-wind-blade-offshore-kaskasi-germany

https://www.world-energy.org/article/26810.html

https://www.offshorewind.biz/2022/05/27/siemens-gamesa-producing-first-recyclable-blades-for-offshore-deployment/

https://technode.com/2022/02/08/catl-the-biggest-ev-battery-maker-in-the-world-in-2021-with-32-6-of-market-share/

https://www.koreatechtoday.com/sk-innovations-eco-friendly-battery-recycling-tech-earns-us-verification/

http://www.businesskorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=88294

https://inside.lgensol.com/en/2022/01/gm-and-lg-energy-solution-investing-2-6-billion-to-build-3rd-ultium-cells-manufacturing-plant-in-lansing/

https://www.bloomberg.com/press-releases/2022-04-21/li-cycle-completes-commercial-agreements-with-lg-chem-and-lg-energy-solution-who-have-recognized-li-cycle-as-their-preferred

https://www.asz.cz/clanek/6209/digestat-na-statku-je-pozehnani-aneb-cirkularni-zemedelstvi/

https://www.intechopen.com/online-first/80444

https://www.biogas.org.nz/documents/resource/TG08-Production-and-use-of-digestate-as-fertiliser.pdf