Xử lý pin năng lượng Mặt trời: Bài toán khó
16/06/2020Việc phát triển năng lượng sạch là xu thế chung của thế giới, nhưng vấn đề xử lý các tấm pin năng lượng Mặt trời sau khi sử dụng thế nào là bài toán cần tính đến.
Lắp đặt pin Mặt trời trên mái nhà được nhiều gia đình Việt Nam áp dụng. Ảnh minh họa
Vấn nạn môi trường
Năng lượng mặt trời, năng lượng sạch, năng lượng vô tận… đang là xu hướng chung của thế giới để đối mặt với tình trạng nguồn nhiên liệu hóa thạch dần cạn kiệt và môi trường sống ngày càng bị đe dọa. Tuy vậy, bài toán xử lý rác thải là các tấm pin năng lượng Mặt trời như thế nào, cần được đặt ra sớm.
Theo GS.TSKH Đặng Kim Chi, Hội Bảo vệ Thiên nhiên và Môi trường Việt Nam, dự báo trong tương lai gần, chỉ 3 – 5 năm nữa chất thải điện tử sẽ là vấn đề cực kỳ nan giải ở Việt Nam và trên thế giới. Trong khoảng thời gian 5 – 10 năm nữa, chất thải do các hoạt động tái tạo năng lượng sẽ là nguồn khó xử lý. Phát triển năng lượng tái tạo là cần thiết, nhưng cần tính đến phương án xử lý loại rác thải điện tử này, tránh lặp lại kịch bản vấn nạn xử lý túi ni-lông mà chúng ta đã gặp phải.
Vì sao trong pin năng lượng Mặt trời lại ẩn chứa nguy cơ với môi trường nếu không được xử lý? Lý do là chì, cadmium và thủy ngân được coi là 3 kim loại nặng gây nguy hại nhất đối với sức khỏe con người. Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA) ước tính số lượng tấm pin năng lượng Mặt trời thải loại trên toàn cầu có thể tăng lên mức 78 triệu tấn vào năm 2050, từ mức vào khoảng 250.000 tấn cuối năm 2016.
Theo số liệu thống kê, Trung Quốc đứng đầu thế giới về số lượng nhà máy điện Mặt trời, vận hành số tấm pin năng lượng Mặt trời cao gấp hai lần so với Mỹ và nước này chưa chuẩn bị kế hoạch xử lý các tấm pin cũ. Ước tính đến năm 2050, số tấm pin năng lượng mặt trời thải loại tại Trung Quốc vào khoảng 20 triệu tấn. Đến năm 2034, lượng pin năng lượng Mặt trời cần được tái chế sẽ cao gấp 70 – 80 lần so với năm 2020.
Trong quy trình sản xuất ra các tấm pin năng lượng Mặt trời, nhà sản xuất đều phải dùng đến các chất liệu nguy hiểm như axít sunphua (sulfuric acid) và khí phosphine độc hại. Để tái sử dụng được các chất liệu này là cực kỳ khó khăn và các tấm năng lượng thường có vòng đời sử dụng rất ngắn.
Khó khăn bài toán tái chế
Theo TS Hoàng Trung Hải, Viện Công nghệ Môi trường, pin Mặt trời có thể tái chế được, nhưng chi phí sẽ đắt ngang với chi phí sản xuất. Khi lượng pin thải ra quá lớn sẽ là một gánh nặng rất lớn cho ngân sách quốc gia. Tái chế thích hợp cho các tấm pin Mặt trời là yêu cầu các vật liệu khác nhau này phải được tách ra và thu hồi với tỷ lệ cao.
Các vật liệu sau đó có thể được tái sử dụng để sản xuất các tấm mới, hoặc các ứng dụng công nghiệp khác. Các tế bào silicon trong tấm pin thường có thể phục hồi để được sử dụng một lần nữa. Do vậy, cần có chính sách phù hợp song song với phát triển năng lượng tái tạo và cần có sẵn kịch bản để xử lý loại rác thải điện tử này.
Ông Trần Viết Ngãi, Chủ tịch Hiệp hội Năng lượng Việt Nam, nhìn nhận tấm pin Mặt trời không gây ô nhiễm trong quá trình lắp đặt, sử dụng nhưng sau khi hết hạn và thải ra môi trường thì ô nhiễm rất lớn, hơn cả ni-lông. Chưa kể, không phải nhà sản xuất nào cũng cung ứng tấm pin chất lượng cao, kết hợp với khí hậu khắc nghiệt của Việt Nam dẫn đến tuổi thọ thực sự của tấm pin thường ngắn hơn cam kết.
Thông thường, tấm pin có thể sử dụng từ 20 – 30 năm nhưng có những trường hợp chỉ một vài năm là phải loại bỏ. Việc đưa lượng lớn tấm pin ra môi trường sẽ diễn ra trong tương lai gần, nếu không tính nhanh phương án ứng phó thì trở tay không kịp.
Theo ông Ngãi, hiện công nghệ tái chế pin Mặt trời của Việt Nam chưa đạt hiệu quả nên chỉ có một phương án là chôn lấp, đòi hỏi rất nhiều đất và ảnh hưởng đến nguồn nước. Theo tính toán, với 100 MW điện Mặt trời thì cần 100 ha đất để chôn lấp, trong khi đó, tài nguyên đất đai ngày càng hạn hẹp. Do vậy bài toán tái chế vẫn đang rất nan giải.
Tuy vậy, theo GS.TS Trần Đình Long, Phó Chủ tịch Hội Điện lực Việt Nam, nhiều quốc gia trên thế giới đã có công nghệ xử lý hiệu quả tấm pin năng lượng Mặt trời. Cách thức xử lý tương tự như xử lý chất thải của thiết bị điện và điện tử hiện nay. Do đó, rác thải không phải vấn đề gây “bất an” trong chiến lược phát triển điện Mặt trời.
Tín hiệu đáng mừng là việc tái sử dụng tấm pin năng lượng Mặt trời là việc tạo ra một tấm pin quang điện từ sản phẩm tái chế sẽ cần ít năng lượng hơn vì thế nó cũng được coi như tiết kiệm được nhiều chi phí hơn so với chế tạo từ nguyên liệu thô. Duy chỉ có rào cản là trang thiết bị để thực hiện quy trình tái chế lại có giá thành rất cao.
Các tấm pin năng lượng Mặt trời thường rất khó để tiêu hủy hoặc tái chế. Nhật Bản cũng đau đầu trong việc tìm cách tái sử dụng kho chất thải năng lượng Mặt trời đang ngày một dày lên, được dự đoán là sẽ vượt qua con số 10 nghìn tấn vào năm 2020 và sớm muộn sẽ đạt đến 800.000 tấn mỗi năm vào năm 2040. Tái chế phải được đặc biệt quan tâm và phải có những giải pháp phù hợp ngay từ đầu.
Tái chế tấm pin Mặt trời không phải là nhiệm vụ dễ dàng, bởi vì các tấm pin Mặt trời được lắp ráp từ nhiều vật liệu khác nhau, bao gồm: Kính cường lực; khung nhôm; vật liệu tổng hợp được sử dụng để đóng gói và miên phong các tế bào silicon – có thể bao gồm các chất như ethylene – vinyl ecetate (EVA), polyvinyl butyral (PVB) hoặc polyvinyl florua.