A világ napenergia utáni éhsége egyre növekszik, egyre több napelemet gyártunk és telepítünk évente. A napelemek átlagosan bk. 20 éves életkorával számolva, az évezred forduló óta telepített napelemek lassan elérik a felszámolásra alkalmas életkort, írja a PV Magazine. A nagy kérdés az, hogy vajon lehetséges ezeket az 'elhasznált' napelemeket valamilyen úton újrahasznosítani, vagy inkább nagy valószínűséggel a szeméttelepeken fogják végezni a sorsukat?

Jelenleg Európában kb. 130 GW csúcsteljesítménynek megfelelő napelem van üzemben, amely összesen kb. 400 ezer tonna használt napelemet jelent legkésőbb 2040-ig — elemenként átlagosan 18 kg tömeggel és 300 W csúcsteljesítménnyel számolva. Kínát, USÁ-t, Japánt, Indiát és Ausztráliát is figyelembe véve a következő két évtizedben a fenti mennyiség két-háromszorosa keletkezik majd napelem 'hulladék'-ként . Mindezzel valamit kezdeni kell majd, hogy egy könnyedén új környezeti katasztrófává váló helyzetet elkerüljük.

Az újrahasznosítás vagy újrafeldolgozás költsége kétségtelenül magasabb mint a szemétlerakókban való tárolásé. Mivel jelenleg a kinyerhető alapanyagok iránti kereslet viszonylag gyér, a mérleg inkább a szemétlerakás irányába billen. De ezek a napelemek nehézfémeket — például ólmot, ónt, stb. — tartalmaznak, és ha ezeket a szeméttelepeken nem megfelelően tárolják vagy kezelik, akkor hosszútávon ezek komoly egészségügyi és környezetvédelmi problémát jelenthetnek majd.

A jelenleg használt napelemek összetétele átlagosan a következő: 75% üveg, 10% műanyag, 8% alumínium, 5% szilícium, 1% réz és kis mennyiségeben még ezüst, ón, ólom és más fémek vagy szervetlen összetevők. Főleg az ólom és ón okozhat környezetvédelmi szempontból komoly gondot, míg az ezüst, szilícium és réz értékes és viszonylag könnyen újrahasznosítható fémek.

Az újrahasznosítás azonban költséges, annak ellenére, hogy a napelemek például nagyon nagy tisztaságú szilíciumot tartalmaznak — úgynevezett hat-kilences, vagyis 99,9999%-os tisztasággal (angolul "six nines", vagy 6N). Az ilyen napelem tisztaságú szilícium könnyedén visszaforgatható lenne, de akár más megújuló energiafelhasználási területeken, mint például a 3B generációs lítium-ion elemek anódjaként, is alkalmazható. Ezzel akár a fajlagos akkumulátorgyártási költségek is csökkenthetőek lennének, hiszen ezeknél a közvetlen nyersanyagárak a legfontosabb árnövelő tényezők.

Európában szerencsére már létezik egy törvény az újrafeldolgozással kapcsolatban. Ez az úgynevezett WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment) Direktíva, amely szerint a használt napelemekkel az EU tagállamokban a többi elektronikai fogyasztási cikkhez hasonlóan kell eljárni. Vagyis a napelem gyártók kötelesek visszavenni a használt napelemeket, és azokat valamilyen módon újrahasznosítani.

A cél végeredményben az, hogy a napelemek árába ne csak a előállítási költségek, de az újrahasznosítás ára is benne legyen, hiszen a gyártókra hárul majd ennek megoldása. Így a termékek nem maradnak 'magukra' a használat után és a környezetvédelmi címkék vagy kategóriák is valósak maradnak.

A jelenlegi újrahasznosítás során a legkönnyebben feldolgozható részek az alumínium keret és az elektronikai panelek. Ezek azonban összesen csak a teljes tömeg legfeljebb 20%-t teszik ki. Az értékes nagy tisztaságú szilícium a 'maradék' több mint 80%-ban van. Még ha sikerül is kinyerni, a jelenlegi újrahasznosítási eljárások miatt a szilícium nem alkalmazható közvetlenül az eredetihez hasonló felhasználási területeken.

Egy új kutatóprogram keretében azt vizsgálták Belgiumban, hogyan lehet a napelemekben található nagy tisztaságú nano-strukturált szilíciumot a napelemekből egyszerűen kinyerni, hogy azt aztán az elektromos autókban található akkumulátorok gyártása során felhasználható legyen.

A GREENMAT projekt (Group of Research in Energy and Environment from Materials) kutatói egy új eljárást szabadalmaztattak, amely során korábban alkalmazott viszonylag magas hőmérséklet (450–600 °C) helyett már 200 °C alatt is kinyerhető a szilícium jelentős része, miközben sem a halogéntartamú műanyagok, sem pedig a nehézfémek nem bomlanak el vagy kerülnek a hordozó gázokba.

Még fontosabb az, hogy a Journal of ACS Sustainable Chemistry & Engineering oldalain publikált új módszer szerint a szilícium vagy az üveg sem olvad meg, emiatt nincs szükség másodlagos tisztítási eljárásokra az újrahasznosítás után. A viszonylag egyszerű szétszerelési folyamatnak köszönhetően a tiszta üveg akár közvetlenül is újrahasznosítható. A folyamat során kinyert nagy tisztaságú szilícium pedig felhasználható a lítium-kén akkumulátorok anódjaként.

Ez új utat nyithat meg a napelemek újrahasznosítása terén, amire igen nagy szükség lesz a következő évtizedekben. Az persze egyáltalán nem hátrány, hogy a lehetséges környezeti katasztrófa elkerülése mellett az így kinyert újrahasznosított anyagokkal a megújuló energiafelhasználás még szélesebb körű elterjedését tudjuk majd elősegíteni.