सौर पैनल पुनर्चक्रण की चुनौतियाँ

अगले दशक में सौर पैनल कचरे में 4000 प्रतिशत से अधिक की वृद्धि होने की संभावना है।क्या सौर पैनल रीसाइक्लिंग उद्योग इस मात्रा को संभालने के लिए तैयार है?नए पैनलों की मांग तेजी से बढ़ने और कच्चे माल की कमी के कारण, दौड़ जारी है।

सौर पेनलपुनर्चक्रण एक वास्तविक चुनौती बनती जा रही है।यूके की नेट ज़ीरो रणनीति के लिए महत्वपूर्ण, सौर ऊर्जा व्यवसायों और घरों के लिए एक स्थायी और टिकाऊ विकल्प है, और यह तेजी से बढ़ रहा है।

2021 में, यूके ने 730MW नई सौर क्षमता जोड़ी, जिससे कुल मात्रा 14.6GW हो गई, जो 2020 से 5.3 प्रतिशत की वृद्धि है, और - 2022 की दूसरी तिमाही में - सौर ऊर्जा ने यूके की कुल बिजली उत्पादन में 6.4 प्रतिशत का योगदान दिया।अप्रैल की ऊर्जा सुरक्षा रणनीति के भीतर, व्यापार, ऊर्जा और औद्योगिक रणनीति विभाग (बीईआईएस) ने पुष्टि की कि, 2035 तक, यूके की सौर तैनाती पांच गुना बढ़ने का अनुमान है, जिससे कुल मात्रा 70GW हो जाएगी: यूके के अनुमानित का लगभग 15 प्रतिशत मैकिन्से के अनुसार, (और बढ़ रही है) बिजली की आवश्यकताएँ।

एक उभरता हुआ मुद्दा यह है कि सौर पैनलों के 30 साल के जीवनकाल के अंत तक पहुंचने पर उनके बारे में क्या किया जाए।जैसे-जैसे भविष्य में बाज़ार की वृद्धि जारी रहेगी, वैसे-वैसे सौर कचरे का ढेर भी बढ़ता जाएगा।अंतर्राष्ट्रीय नवीकरणीय ऊर्जा एजेंसी (आईआरईएनए) के अनुसार, यूके में अगले दशक में 30,000 टन सौर कचरा उत्पन्न होने का अनुमान है।साथ ही, 2030 के दशक में बाजार में निष्क्रिय पैनलों की संख्या बढ़ने की भी भविष्यवाणी की गई हैसौर पेनल्ससहस्राब्दी से लड़खड़ाना शुरू हो जाता है।IRENA का अनुमान है कि 2030 में सौर पैनलों से वैश्विक कचरा 1.7 मिलियन से आठ मिलियन टन के बीच होगा।

इसके अलावा, कच्चे माल की आपूर्ति में संभावित बाधा उत्पन्न हो रही है, जिससे पैनलों की मांग नए घटकों की उपलब्धता से अधिक हो जाएगी।

निष्क्रिय पैनलों की वृद्धि को संभालने और नए सौर पैनलों के निर्माण का समर्थन करने के लिए सौर पैनल रीसाइक्लिंग उद्योग पर अपनी क्षमता बढ़ाने का दबाव बन रहा है।जुलाई में, सौर उद्योग विशेषज्ञ सैम वेंडरहोफ़ ने सुझाव दिया कि - विश्व स्तर पर - दस फोटोवोल्टिक (पीवी) पैनलों में से केवल एक को पुनर्नवीनीकरण किया जाता है और बाकी को लैंडफिल में समाप्त कर दिया जाता है, फिर से IRENA के डेटा का जिक्र करते हुए।

विनियमन एवं अनुपालन

यूके के भीतर,सौर पैनलों को औपचारिक रूप से वर्गीकृत किया गया हैइलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिकउपकरण(ईईई), एक समर्पित श्रेणी 14 के तहत। इस प्रकार, पीवी पैनल अपशिष्ट ईईई (डब्ल्यूईईई) विनियमों के अंतर्गत आते हैं;उनके अंतिम जीवन की निगरानी की जाती है और ठोस सौर पैनल रीसाइक्लिंग बुनियादी ढांचे का विकास पहले से ही चल रहा है।

सौर पैनल उत्पादकों को निर्माता अनुपालन योजना (पीसीएस) में शामिल होने, बाजार में पेश किए गए टन भार की रिपोर्ट करने और उन इकाइयों के भविष्य के पुनर्चक्रण को कवर करने के लिए अनुपालन नोट प्राप्त करने के लिए बाध्य किया जाता है।उन्हें उपयोगकर्ताओं और उपचार सुविधाओं को सामग्री संरचना और सही निपटान की सलाह देने के लिए उत्पादों को भी चिह्नित करना चाहिए।

समवर्ती रूप से, वितरकों को जीवन-पर्यंत उत्पाद एकत्र करने होंगे।उनके पास पीवी कचरे के लिए टेक-बैक प्रक्रिया होनी चाहिए या सरकार द्वारा अनुमोदित टेक-बैक योजना में योगदान करना चाहिए।

हालाँकि, WEEE अनुपालन शुल्क से वित्त पोषित एक गैर सरकारी संगठन, मटेरियल फोकस के मुख्य कार्यकारी स्कॉट बटलर के अनुसार, कुछ विशिष्ट विचार हैं जो सौर पैनलों की पुनर्प्राप्ति को प्रभावित करेंगे: "पीवी के साथ आप एक इंस्टॉलर/डीइंस्टॉलर संबंध की उम्मीद करेंगे।" गृहस्थी।हालाँकि यह एक घरेलू उत्पाद है, यह ऐसा कुछ नहीं है जिसे बहुत से लोग स्वयं संभाल सकेंगे।

"मुझे लगता है कि डीइंस्टॉलेशन में मेन इलेक्ट्रिक्स के लिए एक पंजीकृत पेशेवर को शामिल करना होगा... और वे इस [अपशिष्ट] को प्रबंधित करने की कुंजी हो सकते हैं।हालाँकि यह कठिन हो सकता है क्योंकि वे कचरे को संभालने के लिए तैयार नहीं हैं, लेकिन कचरा वाहक बनना उतना कठिन नहीं है।

बटलर का कहना है कि सौर पैनल अब अपने जीवन के अंत के करीब पहुंच रहे हैं, विनिर्माण में भिन्नता के कारण उन्हें रीसाइक्लिंग करना चुनौतीपूर्ण साबित हो सकता है: “रीसाइक्लिंग के संदर्भ में, मुझे लगता है कि पीवी के साथ चुनौती रसायन विज्ञान को समझने वाली है, क्योंकि, विशेष रूप से शुरुआत में, वहाँ बहुत सारे विभिन्न रासायनिक मिश्रण चल रहे हैं।जो चीजें अब बाहर आनी शुरू हो रही हैं वह काफी पुरानी हैं, 20 साल काफी लंबा चक्र है।तो हो सकता है कि सूचना का एक अंतर हो जिसे पाटने की आवश्यकता हो कि बाजार में कौन क्या डालता है और वह क्या है।''

पुनर्चक्रण प्रक्रियाएँ

पैनलों के लिए पुनर्चक्रण प्रक्रियाएं सौर पैनल संरचना के अनुसार अलग-अलग होती हैं, जिनमें से सबसे आम सिलिकॉन-आधारित है।अपनी सामर्थ्य और लचीलेपन के लिए जाने जाने वाले, सिलिकॉन सौर पैनलों ने 2020 में बाजार का 73.3 प्रतिशत हिस्सा बनाया;पतली फिल्म का हिस्सा 10.4 प्रतिशत था और अन्य सामग्रियों (डाई-सेंसिटाइज़्ड, केंद्रित फोटोवोल्टिक, कार्बनिक संकर) से निर्मित पैनल शेष 16.3 प्रतिशत का प्रतिनिधित्व करते थे (चौधरी एट अल, 2020)।

एकत्र होने पर, कोई भीपीवी पैनलअलग करना कठिन है.एल्यूमीनियम फ्रेम और जंक्शन बॉक्स को काफी सरलता से हटाया जा सकता है;चुनौतीपूर्ण हिस्सा लेमिनेटेड फ्लैट ग्लास शीट है, जिसमें कम मात्रा में लौह और अलौह धातु, प्लास्टिक और अर्धचालक सामग्री होती है।उपचार समाधानों के संबंध में, चुनौती तकनीकी नहीं है, क्योंकि पायरोलिसिस, क्रायोजेनिक पृथक्करण (फ्रीजिंग), और यांत्रिक श्रेडिंग विभिन्न सामग्रियों के लिए पृथक्करण तकनीकों के रूप में मौजूद हैं।सबसे बड़ी चुनौती यह है कि पीवी पैनल कम जीवनकाल वाले पैकेजिंग कचरे या उपभोग्य सामग्रियों के समान अपशिष्ट उत्पन्न नहीं करते हैं।इसलिए, मुख्य प्रश्न आर्थिक है: ऐसी उपचार लाइन में कौन निवेश करेगा जिसका कोई पता नहीं है कि कचरा कब आएगा?

पतली-फिल्म पैनलों में एक उपचार प्रक्रिया शामिल होती है, जिसमें मिश्रित धातु 'कैडमियम टेलुराइड' को पर्यावरण की दृष्टि से ठीक करने के लिए कुछ अतिरिक्त कदमों की आवश्यकता होती है।जबकि यह एक कम लोकप्रिय विकल्प है, पतली-फिल्म पैनलों में अधिक कुशल सामग्री का उपयोग होता है, जिसमें एक पतला अर्धचालक होता है, जिससे विनिर्माण के दौरान लागत और कार्बन की बचत होती है।ये पैनल कम रोशनी में और 'अत्यधिक' कोणों पर बेहतर प्रदर्शन करते हैं, ऊर्ध्वाधर सतहों और अग्रभागों के लिए उपयोगी होते हैं।

सामग्रियों को पुनः प्राप्त करने के लिए, लेमिनेशन को हटाने के लिए पतली फिल्म पीवी पैनलों को टुकड़े-टुकड़े कर दिया जाता है, इससे पहले कि ठोस और तरल टुकड़ों को घूमने वाले पेंच द्वारा अलग किया जाए।फिर फिल्म को एसिड और पेरोक्साइड का उपयोग करके हटा दिया जाता है, इसके बाद कंपन के साथ इंटरलेयर सामग्री को हटा दिया जाता है, जबकि शेष कांच और धातु को अलग कर दिया जाता है और पुनर्प्राप्त किया जाता है।

बड़े पैमाने पर सौर पैनल रीसाइक्लिंग

वर्तमान रीसाइक्लिंग पहलों के लगातार बढ़ने के बावजूद, वर्तमान में रीसाइक्लिंग के लिए आवश्यक सौर पैनल सामग्री का केवल 80 से 95 प्रतिशत ही पुनर्प्राप्त किया जाता है।इसे आगे बढ़ाने के लिए, अपशिष्ट प्रबंधन कंपनी वेओलिया ईआईटी रॉमटेरियल्स द्वारा वित्त पोषित चल रही परियोजना में, औद्योगिक पैमाने पर पूर्ण सौर पैनल रीसाइक्लिंग लाने के लिए एक परियोजना का नेतृत्व कर रही है।रीप्रोसोलर एंड-ऑफ-लाइफ पैनलों के पुनर्चक्रण के लिए एक अत्यधिक कुशल प्रक्रिया विकसित कर रहा है, जिससे सभी सिलिकॉन-आधारित पीवी मॉड्यूल घटकों को पुनर्प्राप्त किया जा सकता है।

ग्लास प्लेट से सौर सेल को अलग करने के लिए प्रदूषण तकनीक का उपयोग करते हुए, भौतिक और रासायनिक प्रक्रियाएं पीवी मॉड्यूल को नष्ट किए बिना, शुद्ध चांदी और सिलिकॉन सहित सभी सामग्रियों को पुनर्प्राप्त करती हैं।

FLAXRES GmbH और ROSI सोलर के साथ साझेदारी में, दोप्रौद्योगिकी कंपनियाँजो पीवी पैनलों से कच्चे माल को पुनः प्राप्त करने के लिए नए तरीके विकसित कर रहे हैं, परियोजना वर्ष के अंत तक औद्योगिक पैमाने पर व्यवहार्यता का परीक्षण करेगी, जिसमें 2024 में जर्मनी में एक प्रदर्शन संयंत्र में सालाना 5,000 टन डीकमीशन किए गए पीवी मॉड्यूल को संसाधित किया जाएगा।

संपूर्ण रीसाइक्लिंग प्रक्रिया का व्यावसायीकरण मौजूदा बाजार चुनौती को पूरा करने, पैनलों की बढ़ती मांग को पूरा करने और सौर पैनल कचरे की बढ़ती मात्रा को संभालने के लिए पुनर्प्राप्त पीवी पैनल घटकों की मजबूत आपूर्ति लाने की कुंजी है।

मांग बढ़ने पर उच्च मूल्य वाले पीवी पैनल घटकों को पुनर्प्राप्त करने से काफी आर्थिक लाभ प्राप्त किया जा सकता है।उदाहरण के लिए, चांदी, पैनल वजन का 0.05 प्रतिशत हिस्सा होने के बावजूद, इसके बाजार मूल्य का 14 प्रतिशत बनाती है।अन्य मूल्यवान और पुनर्प्राप्ति योग्य धातुओं में एल्यूमीनियम, तांबा और टेल्यूरियम शामिल हैं।रिस्टैड एनर्जी के अनुसार, जबकि जीवन के अंत वाले पीवी पैनलों से बरामद सामग्री की कीमत वर्तमान में 170 मिलियन डॉलर है, 2030 में उनकी कीमत 2.7 बिलियन डॉलर से अधिक होगी।

सौर पैनलों को पुनः डिज़ाइन करना

सौर पैनल रीसाइक्लिंग की दुनिया में नवाचारों के अलावा, पुन: उपयोग को ध्यान में रखते हुए पैनलों के डिजाइन की भी फिर से कल्पना की जा रही है।नीदरलैंड्स ऑर्गनाइजेशन फॉर एप्लाइड साइंटिफिक रिसर्च (टीएनओ) ने दिसंबर 2021 में अपने नव-विकसित 'डिज़ाइन फॉर रीसाइक्लिंग' (डी4आर) सौर पैनलों का खुलासा किया, जो जीवन के अंत को ध्यान में रखकर निर्मित किए गए हैं।परीक्षण किए गए 30 साल के जीवनकाल वाले पैनल, घटकों को नुकसान पहुंचाए बिना आसानी से अलग करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

चिपकने वाली पन्नी से घिरे पैनल, कोशिकाओं और फ़्रेमों को अलग करने के लिए एक एकीकृत ट्रिगर तंत्र रखते हैं।यह प्रक्रिया कम ऊर्जा वाली है और इसमें कोई विषैले तत्व शामिल नहीं हैं।

अनुसंधान को दो परियोजनाओं द्वारा रखा गया है, पहला डीईआरईसी परियोजना है, जिसने सिम्युलेटेड सेवा जीवन के बाद उनके स्वच्छ निराकरण को सुनिश्चित करने के लिए छोटे पैमाने पर डी4आर पैनलों की अवधारणा और परीक्षण किया।इसके बाद PARSEC परियोजना वाणिज्यिक और आवासीय उपयोग के लिए प्रौद्योगिकी को पूर्ण आकार के D4R पैनलों तक बढ़ाएगी।

जबकि यह पैनल हैनिर्मितलगभग 30 साल पहले, जो पुनर्चक्रणकर्ताओं के लिए वर्तमान चुनौती पैदा करता है, D4R पैनल उद्योग को आगे बढ़ाने के लिए पैनल पुनर्चक्रण को सरल बना सकते हैं।और, नए पैनलों के अलावा, कंसोर्टियम पुन: उपयोग के लिए शुद्ध सिलिकॉन अधिग्रहण प्राप्त करने के लिए वर्तमान सौर पैनल मॉडल के लिए रीसाइक्लिंग तकनीकों पर शोध कर रहा है।

निष्कर्ष के तौर पर

संचयी रूप से, ये नवाचार व्यावसायीकरण पर उनके फोकस में वादा दिखाते हैं, हालांकि चिंता यह बनी हुई है कि क्या आवश्यक पैमाने को पूरा किया जाएगा, निष्क्रिय पैनलों की मात्रा और नए पैनलों की मांग बढ़ रही है।हालाँकि, यदि व्यावसायीकरण के प्रयास अच्छे चलते हैं, और यदि पूरी तरह से पुनर्प्राप्त सामग्रियों से पैनल बनाने की योजना को वितरित किया जा सकता है, तो सौर पैनल उद्योग एक मजबूत परिपत्र अर्थव्यवस्था की ओर देख रहा है।