Solarna energija je dobra vijest za planetu Zemlju – ali solarni paneli nisu toliko blagotvorni za klimu kao što bi trebalo da budu. Istraživač Martin Belman koristi ono što on naziva “crnim zlatom”, otpadni materijal iz proizvodnje solarnih panela za pravljenje novih panela.
Solarna energija je čista energija. Čisto i jednostavno. Ali stvari počinju da se komplikuju kada je u pitanju dobijanje sirovina koje su nam potrebne za izradu solarnih panela. Ne samo da većina ovih sirovina dolazi iz Kine, već se čak trećina materijala gubi tokom procesa proizvodnje.
“Ali moguće je povratiti ovaj materijal kroz proizvodni proces”, kaže Martin Belman. “Možda će nam to omogućiti da uspostavimo novu industriju zasnovanu na solarnoj energiji u Evropi”, kaže on. Belman je viši poslovni programer u SINTEF Industry i predvodi međunarodni projekat solarne energije pod nazivom Ikarus. Solarni paneli su trenutno zaslužni za 60% globalnog rasta obnovljive energije.
Od kvarca do kristalnog silicijuma
Belman objašnjava kako pravljenje solarnih panela počinje sa mineralnim kvarcom, koji se koristi za pravljenje super čistog silicijuma. Prvo, silicijum se topi u lončiću i kristal silicijum (ingot) se izvlači.
„Ingot formira neku vrstu cilindra koji kroz proces rasta polako izvlači silicijum iz lončića“, kaže Belman. “Potom se siječe da bi se formirao kvadratni blok koji se zatim isiječe na tanke kriške, odnosno pločice”, kaže on.
Tipična pločica je debljine samo 0,13 milimetara (13 mikrometara) i upravo se te pločice koriste za pravljenje solarnih panela.
Ali, ovo testerisanje rezultira velikom količinom “piljevine”. To je isto kao da se siječe drvena daska – dio drveta se gubi u obliku piljevine. Ista stvar se dešava kada prorezujete silikonski ingot, čak i ako koristite tanke dijamantske žice. Određena količina materijala će uvek biti izgubljena u vidu “silicijumskog praha”.
Otpad od testerisanja 35%
„Gubimo 35% silicijuma u obliku crnog praha“, kaže Belman. Upravo taj prah, koji on naziva novim crnim zlatom, istraživači žele da iskoriste.
“Danas jednostavno bacamo ovaj prah”, kaže Bellmann. Ono što projekat Ikarus radi, prije svega, je traženje načina da se prah vrati u lanac proizvodnje i da se koristi za pravljenje silicijumskih kristala i solarnih panela“, kaže on.
Prah se sakuplja u tečnu mješavinu mulja koja takođe sadrži zagađivače iz procesa testerisanja kao što su kiseonik, ugljenik, nikl, gvožđe i aluminijum.
„Silicijum kontaminiran ovim metalima nije dobar za proizvodnju solarnih panela“, kaže Belman. Zbog toga on radi zajedno sa projektnim partnerima na pronalaženju načina za dekontaminaciju silicijumskog praha kako bi se mogao reciklirati kao sirovina za nove solarne panele. Ono što danas smatramo otpadom može se koristiti u drugim proizvodima kao što su baterije za električna vozila. Brojni partneri testiraju različite načine odvajanja silicijuma od kontaminirane smješe.
Cilj je postignuti Evropsku samoodrživost
Naravno, cilj je bolje iskorišćavanje sirovine, što će zauzvrat biti dobro za životnu sredinu i klimu. Ali takođe je postavljen cilj da Evropa postigne veću samodovoljnost, odnosno samoodrživost.
„Evropski sektor solarnih panela je nekada bio veći nego što je sada, ali je njegov veliki dio premješten u Kinu“, kaže Belman. „Danas se u velikoj mjeri oslanjamo na sirovine iz Azije, a silicijum nije izuzetak. Planiramo da koristimo silicijum u prahu kako bismo smanjili našu zavisnost od Kine“, kaže on.
Belman se nada da će istraživački projekat Ikarus biti osnova za novu industriju, možda i u Norveškoj. Norveška energija je čista i to je velika prednost u ovom kontekstu.
Recikliranje silicijuma i još mnogo toga
Bonus koji je rezultat projekta Ikarus je to što istraživači planiraju da recikliraju kvarcne lončiće koji se koriste za topljenje silicijuma prije nego što se izvuče u kristale.
„Lončići se lome kada se ohlade u peći za topljenje“, kaže Belman. „Svaki put kada istopite kvarc, morate uzeti novi lončić i baciti stari. Naš cilj je da ovo iskoristimo kao sirovinu za pravljenje silicijum karbida“, kaže on.
Silicijum karbid se, između ostalog, koristi u elektronskoj industriji, a električna vozila su samo jedan od mnogih proizvoda koji sadrže taj materijal.
„Obično koristimo takozvani kvarc visoke čistoće za proizvodnju silicijum karbida, što je veoma skupo“, kaže Belman. „Naša ideja je da bi moglo biti moguće zamijeniti kvarc visoke čistoće otpadom iz lonaca, koji je u suštini takođe kvarc veoma visoke čistoće“, kaže on.
Projekat Ikarus se dodatno bavi reciklažom grafitnog otpada kao sirovine za upotrebu u baterijama, između ostalog.
„Grafit visoke čistoće se takođe odbacuje“, kaže Bellmann. “Koristi se u pećnicama iz kojih se izvlače kristali silicijuma, ali se s vremena na vrijeme mora zamijeniti jer gubi svojstva. Projekat Ikarus trenutno radi sa grafitnim otpadom, sa ciljem da se on reciklira”, kaže on.
Prir. N.B.
Izvor: www.techxplore.com
