Nuovi pannelli solari ricavati dai rifiuti dei pannelli solari

QUESTO ARTICOLO/COMUNICATO STAMPA È PAGATO E PRESENTATO DA SINTEF - leggi di più

L’energia solare è energia pulita. Puro e semplice.

Ma le cose iniziano a complicarsi quando si tratta di ottenere le materie prime necessarie per realizzare i pannelli solari. Non solo la maggior parte di queste materie prime proviene dalla Cina, ma circa un terzo del materiale viene perso durante il processo di produzione.

"Ma è possibile recuperare questo materiale come parte del processo di produzione", afferma Martin Bellmann. È uno sviluppatore aziendale senior presso SINTEF Industry e dirige il progetto internazionale di pannelli solari finanziato dall'UE chiamato Icarus.

“E forse questo ci consentirà di creare una nuova industria basata sull’energia solare in Europa”, afferma.

I pannelli solari rappresentano attualmente il 60% della crescita globale delle energie rinnovabili.

Bellmann spiega come i pannelli solari iniziano con il quarzo minerale, che viene utilizzato per produrre silicio superpuro. Innanzitutto, il silicio viene fuso in un crogiolo e viene estratto un cristallo di silicio, o lingotto.

“Il lingotto forma una sorta di cilindro che cresce e cresce estraendo lentamente il silicio dal crogiolo”, spiega Bellmann. "Viene poi tagliato per formare un blocco dai lati quadrati che viene segato in fette sottili, o wafer, come le chiamiamo noi ricercatori."

Un tipico wafer ha uno spessore di soli 0,13 millimetri (13 micrometri) e sono proprio questi wafer che vengono utilizzati per realizzare i pannelli solari.

Ma tutto questo taglio produce una grande quantità di polvere di "segatura". È proprio come segare una tavola di legno: parte del legno si perde sotto forma di segatura. La stessa cosa accade quando si taglia un lingotto di silicio, anche se si utilizzano sottili fili diamantati. Parte del materiale andrà sempre perso come "polvere di silicio".

"Perdiamo il 35% del silicio sotto forma di polvere nera", afferma Bellmann.

È questa polvere, che lui chiama il nuovo oro nero, che i ricercatori mirano a sfruttare.

“Oggi semplicemente buttiamo via questa polvere. Ciò che il progetto Icarus sta facendo, innanzitutto, è cercare modi per reinserire la polvere nella catena del valore e utilizzarla per produrre cristalli di silicio e pannelli solari”, afferma.

La polvere viene raccolta in una miscela di fanghi liquidi che contiene anche contaminanti derivanti dal processo di segatura come ossigeno, carbonio, nichel, ferro e alluminio.

"Il silicio contaminato da questi metalli non è adatto alla produzione di pannelli solari", afferma Bellman.

Questo è il motivo per cui sta lavorando insieme ai partner del progetto Icarus per trovare modi per decontaminare la polvere di silicio in modo che possa essere riciclata come materia prima per nuovi pannelli solari.

Ciò che oggi consideriamo rifiuti può essere utilizzato in altri prodotti come le batterie dei veicoli elettrici. Diversi partner stanno testando diversi modi per separare il silicio dalla miscela contaminata.

Naturalmente l'obiettivo è quello di sfruttare meglio la materia prima, che a sua volta farà bene all'ambiente e al clima. Ma è anche un obiettivo dichiarato che l’Europa raggiunga una maggiore autosufficienza.

“Un tempo il settore europeo dei pannelli solari era più grande di quanto lo sia oggi, ma tutto si è spostato in Cina”, spiega Bellmann. “Oggi dipendiamo fortemente dalle materie prime provenienti dall'Asia e il silicio non fa eccezione. Stiamo progettando di utilizzare la polvere di silicio per contribuire a ridurre la nostra dipendenza dalla Cina."

Bellmann spera che il progetto di ricerca Icarus possa costituire la base per una nuova industria, forse anche in Norvegia. L’energia norvegese è pulita e questo rappresenta un grande vantaggio in questo contesto.

Un vantaggio derivante dal progetto Icarus è che i ricercatori stanno pianificando di riciclare i crogioli di quarzo utilizzati per fondere il silicio prima che venga trasformato in cristalli.

“I crogioli si rompono quando si raffreddano nel forno fusorio. Ogni volta che senti l'odore del quarzo devi procurarti un nuovo crogiolo e buttare via quello vecchio. Il nostro obiettivo è utilizzarlo come materia prima per produrre carburo di silicio”, afferma Bellmann.

Il carburo di silicio viene utilizzato, tra gli altri, nell'industria elettronica e i veicoli elettrici sono solo uno dei tanti prodotti che contengono questo materiale.