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Recuperare valore dai moduli fotovoltaici a fine vita è diventato un tema industriale (oltre che ambientale) sempre più strategico per l’Europa, che sta cercando di ridurre la dipendenza dall’estero per materie prime e componenti della transizione energetica.
Il filone si arricchisce ora di un nuovo studio recentemente pubblicato su Science Direct, dedicato a una tecnologia di riciclo dei moduli FV in silicio cristallino basata sulla delaminazione con getto d’acqua ad alta pressione.
Il lavoro (link in basso), condotto nell’ambito del progetto europeo Quasar, valuta su scala pilota un processo pensato per superare uno dei limiti principali del riciclo meccanico tradizionale: la contaminazione incrociata tra vetro, silicio, metalli e polimeri. Oggi le filiere più diffuse riescono a recuperare soprattutto alluminio e vetro, mentre i materiali di maggior valore, come argento, rame e silicio, sono più difficili da separare con una purezza sufficiente per un riutilizzo industriale di qualità.
Il processo descritto nello studio parte da un pretrattamento, con rimozione di cornice, cavi e junction box, e prosegue con la delaminazione vera e propria. Il getto d’acqua separa gli strati del modulo, consentendo di ottenere da un lato il vetro e dall’altro una frazione mista composta da polimeri, frammenti di celle in silicio e interconnessioni metalliche.
Questa seconda frazione viene poi lavorata con separazioni meccaniche basate sulla densità, tavole vibranti a umido, correnti parassite (una tecnica di separazione che sfrutta campi magnetici per indurre correnti nei metalli conduttivi e separarli dagli altri materiali) e trattamenti idrometallurgici per recuperare l’argento. L’acqua di processo, dopo filtrazione, viene ricircolata nel sistema.
I risultati osservati
I risultati più promettenti riguardano l’argento. Dopo purificazione idrometallurgica, deposizione elettrochimica e fusione, la frazione recuperata raggiunge una purezza media del 97% in peso. Restano impurità metalliche legate alla metallizzazione e alle saldature delle celle, tra cui stagno, piombo e rame. Anche il recupero delle interconnessioni metalliche è significativo: i cosiddetti “smart wire” recuperati risultano composti per circa il 78% da rame, il 17% da bismuto e il 4,5% da stagno.
Più complessa è la questione del silicio. Il processo consente di recuperare polvere e frammenti di celle, ma il materiale presenta ancora residui di metallizzazione, rivestimenti superficiali e drogaggio, cioè l’aggiunta controllata di piccole quantità di elementi, come il fosforo, per modificare le proprietà elettriche del silicio nelle celle fotovoltaiche.
Lo studio rileva, tra le principali impurità, 22,33 mg/kg di fosforo, 13,33 mg/kg di argento, 10,67 mg/kg di stagno e 4,83 mg/kg di calcio. Questo significa che il silicio recuperato non è immediatamente pronto per impieghi ad alto valore, ad esempio in una nuova filiera fotovoltaica, ma richiede ulteriori passaggi di raffinazione.
Anche il dato sui polimeri va letto con cautela, poiché la frazione recuperata contiene ancora residui inorganici, soprattutto frammenti di silicio.
C’è poi un punto importante da sottolineare: lo studio non fornisce percentuali complessive di resa del processo, né un bilancio di massa completo sui materiali recuperati. Gli autori chiariscono che la valutazione quantitativa dell’efficienza di recupero sarà oggetto di lavori futuri.
Gli obiettivi europei di riciclo
Dal punto di vista della scalabilità industriale, la tecnologia appare promettente, perché riduce la contaminazione tra le frazioni e migliora il potenziale recupero di materiali di valore rispetto alla frantumazione meccanica convenzionale. Ma la prova resta su scala pilota, con moduli provenienti da una popolazione omogenea, prodotti da una sola azienda e appartenenti alla stessa generazione. Inoltre, si trattava di moduli entrati nel flusso di fine vita per guasti prematuri, non necessariamente dopo i classici 25-30 anni di esercizio.
Prima di arrivare alla piena maturità industriale serviranno quindi test su volumi maggiori, moduli più eterogenei, bilanci di massa, analisi dei costi e valutazioni ambientali complete.
Il tema resta comunque interessante alla luce dell’evoluzione del quadro europeo in materia. I pannelli fotovoltaici rientrano nella direttiva Raee, che impone raccolta separata e trattamento adeguato dei rifiuti elettrici ed elettronici; per i moduli FV sono indicati obiettivi di recupero e riciclo/preparazione al riuso pari rispettivamente all’85% e all’80% in massa.
La questione si collega anche al Critical Raw Materials Act, entrato in vigore nel 2024, con cui l’Ue ha fissato benchmark al 2030: almeno il 10% del consumo annuo europeo da estrazione interna, il 40% da capacità di trasformazione nell’Unione, il 25% da riciclo e non oltre il 65% del fabbisogno di ciascuna materia prima strategica da un singolo Paese terzo.
- Lo studio (pdf)
