Ανάλυση κύκλου ζωής (LCA) παραγωγής γεωπολυμερών με την χρήση φωτοβολταϊκών πάνελ στο τέλος κύκλου ζωής

Abstract

Η χρήση των φωτοβολταϊκών συστημάτων έχει αναδειχθεί ως μια από τις πιο βιώσιμες λύσεις για τη μείωση των εκπομπών ρύπων που σχετίζονται με την ηλεκτροπαραγωγή, προωθώντας την παγκόσμια μετάβαση προς καθαρότερες μορφές ενέργειας. Τα φωτοβολταϊκά, ως μία από τις κύριες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, διαδραματίζουν κεντρικό ρόλο στην επίτευξη των στόχων για την καταπολέμηση της κλιματικής αλλαγής και στη μείωση της εξάρτησης από ορυκτά καύσιμα. Ωστόσο, νέες έρευνες αναδεικνύουν τις περιβαλλοντικές προκλήσεις που συνοδεύουν την ευρεία υιοθέτησή τους. Συγκεκριμένα, οι περιβαλλοντικοί κίνδυνοι που συνδέονται τόσο με τον αυξανόμενο όγκο των φωτοβολταϊκών συστημάτων όσο και με τα υλικά από τα οποία είναι κατασκευασμένα, έχουν γίνει αντικείμενο έντονης επιστημονικής μελέτης. Αυτοί οι παράγοντες καθιστούν επιτακτική την ανάγκη για την εξερεύνηση και την ανάπτυξη εναλλακτικών σεναρίων διαχείρισης των φωτοβολταϊκών στο τέλος του κύκλου ζωής τους. Η ανεξέλεγκτη διάθεση των φωτοβολταϊκών συστημάτων μπορεί να οδηγήσει σε σοβαρές περιβαλλοντικές επιπτώσεις, όπως η έκπλυση επικίνδυνων υλικών, μεταξύ των οποίων ο μόλυβδος, το κάδμιο και το αρσενικό. Αυτές οι τοξικές ουσίες ενδέχεται να διαρρεύσουν στο έδαφος και στα υπόγεια ύδατα, προκαλώντας μακροχρόνιες ζημιές στα οικοσυστήματα και στην ανθρώπινη υγεία. Παράλληλα, η μη ανάκτηση σπάνιων και πολύτιμων μετάλλων, όπως το ινδίου και το γαλλίου, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως στα φωτοβολταϊκά πλαίσια, αντιπροσωπεύει μια σημαντική απώλεια πόρων που θα μπορούσαν να επαναχρησιμοποιηθούν στην παραγωγή νέων τεχνολογιών, συμβάλλοντας στην κυκλική οικονομία. Στην παρούσα μελέτη, διερευνήθηκε ο περιβαλλοντικός αντίκτυπος τριών διαφορετικών σεναρίων διαχείρισης φωτοβολταϊκών πλαισίων πρώτης γενιάς, κατασκευασμένων από μονοκρυσταλλικό πυρίτιο, με στόχο την αξιοποίησή τους για την δημιουργία γεωπολυμερών, τα οποία θεωρούνται ως βιώσιμη εναλλακτική λύση στις παραδοσιακές μεθόδους διαχείρισης αποβλήτων. Η ανάλυση κύκλου ζωής (LCA) πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το λογισμικό SimaPro v.9, ένα από τα πιο διαδεδομένα εργαλεία για την περιβαλλοντική αξιολόγηση προϊόντων και διαδικασιών. Η διαδικασία απογραφής στηρίχθηκε στη βάση δεδομένων Ecoinvent, ενώ η ανάλυση επιπτώσεων τέλους ζωής εκπονήθηκε με τη μέθοδο Impact2002+, η οποία προσφέρει μια ολοκληρωμένη προσέγγιση στην εκτίμηση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων. Η αξιολόγηση της μελέτης πραγματοποιήθηκε με βάση το μοντέλο Gate to Gate (πύλη σε πύλη) στο τέλος κύκλου ζωής του φωτοβολταϊκού πάνελ, εστιάζοντας σε συγκεκριμένα στάδια της διαδικασίας παραγωγής και ανακύκλωσης. Η μελέτη επικεντρώνεται στην ανακύκλωση των φωτοβολταϊκών πλαισίων και στην ανάλυση των πιο αποδοτικών μεθόδων για την αξιοποίηση των αποβλήτων τους στη δημιουργία γεωπολυμερών. Η γεωπολυμερική τεχνολογία προσφέρει σημαντικές δυνατότητες για τη δέσμευση των επικίνδυνων υλικών και τη μείωση των περιβαλλοντικών επιπτώσεων, ενώ παράλληλα ανοίγει νέες προοπτικές για τη βιώσιμη διαχείριση των αποβλήτων. Στα συμπεράσματα της μελέτης, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της συγκριτικής περιβαλλοντικής ανάλυσης των τριών σεναρίων και αναλύονται οι μελλοντικές προκλήσεις και ευκαιρίες για τη βελτίωση των διαδικασιών ανακύκλωσης. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην ανάγκη για περαιτέρω έρευνα και ανάπτυξη καινοτόμων τεχνολογιών που θα επιτρέψουν την ασφαλέστερη και αποδοτικότερη διαχείριση των φωτοβολταϊκών πλαισίων, συμβάλλοντας στη διατήρηση των φυσικών πόρων και στη μείωση του περιβαλλοντικού αποτυπώματος της βιομηχανίας ανανεώσιμων πηγών ενέργειας.