Xử lý tấm pin mặt trời khi hết hạn sử dụng như thế nào?

Trần Đình Sính

(TBKTSG Online) - Sau khi TBKTSG Online đăng loạt bài về năng lượng tái tạo, trong đó có điện mặt trời nhiều bạn đọc thắc mắc xoay quanh việc quản lý và tái chế tấm pin mặt trời sau khi sử dụng. TBKTSG Online xin giới thiệu bài viết của ông Trần Đình Sính, Cố vấn kỹ thuật của Trung tâm Phát triển sáng tạo xanh (GreenID).

Pin mặt trời đang được lắp đặt tại dự án sử dụng điện mặt trời kết hợp nuôi tôm của Công ty Solan Việt Nam ở huyện Hòa Bình, Bạc Liêu. Ảnh: Văn Thành.

Nhiều kỳ vọng vào sự lên ngôi của năng lượng tái tạo

Bạc Liêu cương quyết chia tay điện than

Điện mặt trời phủ khắp An Giang

Tấm pin mặt trời có độc hại không?

Trong thời gian gần đây, nhiều người tỏ ra quan ngại về việc các tấm pin mặt trời sau khi hết hạn sử dụng được thải ra môi trường sẽ gây ô nhiễm trầm trọng cho môi trường. Vậy thì thực tế các tấm pin mặt trời được cấu thành bởi những yếu tố nào? Có chứa những chất độc hại gì? Và chúng gây ô nhiễm cho môi trường như thế nào?

Ngoài khung nhôm và hộp đấu nối, tấm pin mặt trời thường có 5 lớp. Trong số 5 lớp này chỉ có lớp tế bào quang điện (solar cell) dầy khoảng 0,2mm, là có thể chứa những chất có thể gây ra ô nhiễm môi trường; còn những lớp khác là những vật liệu thông thường sử dụng hàng ngày, không chứa chất độc hại. Trong một tấm pin năng lượng mặt trời, tấm kính cường lực thường nặng nhất, khoảng 65%; sau đó tới khung khoảng 20%, tế bào quang điện khoảng 6%-8%, cuối cùng là các thành phần còn lại.

Hiện nay trên thế giới sử dụng 2 nhóm tế bào quang điện: Loại tế bào quang điện silic (silicon based solarcell) và tế bào quang điện loại màng mỏng (thin film based solar cell). Loại tế bào quang điện silic gồm có 2 nhánh: loại silic đơn tinh thể (monocristalline) gọi tắt là mono và loại silic đa tinh thể (polycrystalline) gọi tắt là poly. Hình dưới đây thể hiện hình dáng bề ngoài của 3 loại tấm pin mặt trời đơn tinh thể (monocristalline), đa tinh thể (polycrystalline) và màng mỏng (thin film).

Tế bào quang điện silic hầu như không chứa chất độc hại. Tế bào quang điên loại màng mỏng thường sử dụng một số kim loại nặng và độc như cadmium, selenium, telurium, indium,… Câu hỏi đặt ra rằng khi thải ra môi trường, các chất này phát tán ra môi trường như thế nào và tác động thư thế nào đến môi trường và sức khỏe con người ?

Theo Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (International Renewable Energy Agency, IRENA) các thí nghiệm xác định mức độ rò rỉ các chất từ pin mặt trời được thực hiện ở Mỹ, Đức và Nhật xác định được nồng độ đối với cadmium từ không phát hiện ra đến 0,22mg/lít và đối với chì (Pb) từ không phát hiện ra đến 11mg/lít. Kết luận đưa ra là phần lớn các tấm pin mặt trời thải ra thuộc về loại rác thải thông thường (general waste classification).

Công nghệ tái chế pin mặt trời khi hết thời hạn sử dụng (*)

Thành phần vật liệu tái chế tấm pin mặt trời đối với nhóm silic, phần lớn là kính (76%), sau đó đến nhựa (khoảng 10%), nhôm (8%), nhôm (5%) và khoảng 1% là các kim loại khác. Đối với loại màng mỏng, thành phần chủ yếu là kính (89%), sau đó đến nhựa (4%), nhôm (6%) và các kim loại khác khoảng 1%.

Về công nghệ tái chế, loại silic được tháo ra, 95% phần kính và 100% kim loại được tái sử dụng. Phần còn lại được xử lý nhiệt và qua một quá trình xử lý, khoảng 80% module và 85% silicon được tái sử dụng. Đối với loại màng mỏng, tấm pin được cắt ra. Sau một loạt quá trình xử lý, khoảng 95% chất bán dẫn và 90% kính được tái sử dụng.

Theo Cơ quan Năng lượng Tái tạo Quốc tế (IRENA), đến năm 2030 công suất điện mặt trời vào khoảng 1.632 GW và đạt đến 4.512 GW vào năm 2050. Khối lượng tấm pin mặt trời thải ra vào năm 2030 vào khoảng 8 triệu tấn và vào năm 2050, dự kiến khoảng 78 triệu tấn. Hiện nay, trọng lượng khoảng gần 6 triệu tấn, tỷ lệ tái chế không đáng kể. Đến 2050 dự kiến khoảng 6,5 triệu tấn/năm, tỷ lệ tái chế khoảng 89%.

IRENA cũng dự báo, khối lượng tấm pin 5 nước dẫn đầu, dự kiến sẽ có 49,3 triệu tấn vào năm 2050, chiếm 85% so với toàn thế giới; trong đó Trung Quốc 20 triệu tấn, Mỹ 10 triệu tấn, Nhật 7,5 triệu tấn, Ấn Độ 7,5 triệu tấn và Đức 4,3 triệu tấn.

Tại thời điểm hiện nay, Trung Quốc, Nhật, Ấn Độ đều chưa có chính sách đối với tấm pin sau khi sử dụng. Mỹ chưa có chính sách của liên bang về quản lý tấm pin sau khi sử dụng, trừ bang California đang soạn thảo quy chế dùng trong bang.

Đối với Đức, khối lượng khoảng 4,4 triệu tấn năm 2050. Đức đã thông qua đạo luật về thiết bị điện và điện tử (Elektroaltgerätegesetz or ElektroG) dựa trên Hướng dẫn về Chất thải Điện và Điện tử của EU (Waste Electrical and Electronic Equipment Directive, WEEE).

Quản lý tấm pin mặt trời tại Việt Nam

Năm 2019, công suất điện mặt trời của Việt Nam vào khoảng 6,74 GW. Theo Bản dự thảo “Quy hoạch Điện VIII”, đến năm 2030, công suất điện mặt trời khoảng 18,89 GW và năm 2045 dự kiến khoảng 53G W. Nếu các con số trong dự thảo “Quy hoạch điện VIII” trở thành thực tế thì khối lượng tích lũy chất thải tấm pin ước tính 404.000 tấn vào 2035 và vào khoảng 1,9 triệu tấn vào năm 2045.

Khối lượng chất thải tấm pin mặt trời tại Việt Nam khá nhỏ so với các nước dẫn đầu trên thế giới, ước tính khoảng 1,9 triệu tấn vào năm 2045, bằng khoảng 11% lượng tro xỉ nhiệt điện than ở Việt Nam hiện nay, khoảng 17 triệu tấn. Cho đến nay, Việt Nam chưa có cơ chế chính sách gì về chất thải pin mặt trời.

Đến nay, chất thải từ tấm pin mặt trời chưa chứng minh được là độc hại đến môi trường. Các nước dẫn đầu về năng lượng mặt trời hầu như vẫn chưa có cơ chế, chính sách về tái chế, trừ một số nước thuộc Liên minh châu Âu (EU). Việc chậm ban hành các chính sách của các nước trên thế giới có thể do vấn đề rác thải từ tấm pin mặt trời chưa cấp bách.

Đối với Việt Nam, khối lượng chất thải từ tấm pin mặt trời ở Việt Nam khá nhỏ so với các nước dẫn đầu, tuy nhiên để đảm bảo phát triển bền vững, Nhà nước cần sớm nghiên cứu để có chính sách cơ chế phù hợp liên quan tới thu nhận và xử lý rác thải từ tấm pin mặt trời. Nhìn ở góc độ kinh tế tuần hoàn thì đây có thể trở thành cơ hội cho Việt Nam phát triển công nghiệp tái chế tấm pin trong tương lai.

(*) The Opportunities of Solar Panel Recycling. What Happens to PV Panels When Their Life Cycle Ends
https://www.greenmatch.co.uk/blog/2017/10/the-opportunities-of-solar-panel-recycling