Riciclare i pannelli FV in silicio: cosa ci dice la LCA del processo FRELP

La transizione solare porta con sé una nuova sfida: gestire in modo sicuro ed efficiente i pannelli fotovoltaici a fine vita. Per anni, le analisi ambientali dei sistemi FV hanno trascurato questa fase per carenza di dati e perché pochi moduli erano arrivati a fine ciclo. Oggi l’UE ha incluso i moduli nella Direttiva RAEE e servono numeri solidi per orientare industria e policy. Uno dei primi studi dettagliati è la Valutazione del Ciclo di Vita (LCA) del processo FRELP (Full Recovery End of Life Photovoltaic), sviluppato in Italia: ecco cosa emerge.

Che cosa è stato valutato

• Oggetto: processo pilota “FRELP” per il riciclo di pannelli c‑Si con backsheet fluorurato (PVF).
• Unità funzionale: trattamento di 1000 kg di rifiuti di moduli c‑Si.
• Confini: gate‑to‑gate dalla consegna all’impianto allo smistamento delle frazioni recuperate e smaltimento scarti; inclusi i trasporti e l’incenerimento esterno; esclusi i crediti per sostituzione di materie prime (inclusi solo i crediti per l’energia recuperata in incenerimento).
• Capacità prevista: scala industriale progettata fino a 1 t/h (≈8000 t/anno).

Com’è fatto un “carico tipo” da 1000 kg

• Vetro (con Sb): 700 kg (70%)
• Telaio in alluminio: 180 kg (18%)
• EVA (incapsulante): 51 kg (5,1%)
• Celle (Si): 36,5 kg (3,65%)
• Backsheet PVF: 15 kg (1,5%)
• Cavi: 10 kg (1%)
• Conduttori interni Al/Cu, Ag, Sn/Pb: frazioni residue

La sequenza FRELP, in pratica

• Logistica: 100 km medio a centri di raccolta (furgoni 7,5 t) + 400 km verso l’impianto (bilici 32 t).
• Disassemblaggio automatico: rimozione telaio, giunzioni e cavi; i cavi vanno a linea dedicata (polimeri a incenerimento con recupero energia).
• Separazione del vetro: preriscaldo IR e “lama” ad alta frequenza; raffinazione con vagli/ottico (≈2% di vetro contaminato a discarica).
• “Sandwich” celle‑polimeri: taglio in pezzi e invio a inceneritore esterno (200 km). Output: ceneri pesanti ≈40% dell’ingresso (molto Si/metalli), ceneri leggere ≈0,2% (a discarica pericolosa), elettricità ≈249 MJ e calore ≈503 MJ recuperati ogni 1000 kg trattati.
• Recuperi da ceneri: setaccio (≈50% dei connettori Al), lisciviazione in HNO3 e filtrazione (ricircolo acido ≈80%); recupero del silicio metallico (MG) ≈95% di resa; elettrolisi per argento e rame (resa ≈95%); neutralizzazione con Ca(OH)2 e filtropressa (fanghi + reflui a smaltimento).

Bilancio semplificato per 1000 kg

• Input di processo: 113,6 kWh elettricità; 1,14 L gasolio (carrelli); 310 kg acqua; 7,1 kg HNO3; 36,5 kg Ca(OH)2.
• Output recuperati: 182,7 kg Al; 686 kg vetro; 34,7 kg Si (grado metallurgico); 4,38 kg Cu; 0,5 kg Ag.
• Scarti ed emissioni: 14 kg vetro contaminato; 2 kg fly‑ash pericolose; 50,3 kg fanghi; 306 kg reflui liquidi; 2 kg NOx da elettrolisi.
• Energia recuperata: 249 MJ elettricità, 503 MJ calore (crediti ambientali per “energia evitata”).

Dove sono gli impatti (hotspot)

• Incenerimento del “sandwich” e trattamenti post‑incenerimento (lisciviazione/elettrolisi/neutralizzazione) sono le fasi più pesanti: insieme contribuiscono alla quota maggiore del cambiamento climatico e dominano tossicità ed ecotossicità acquatica.
• Trasporto: incide dal 10% (eutrofizzazione acque dolci) fino a ≈80% (deplezione abiotica minerali), per l’eterogenea distribuzione territoriale degli impianti FV.
• NOx da elettrolisi: driver di formazione di ozono fotochimico, acidificazione, eutrofizzazione terrestre e particolato.
• Delaminazione vetro e disassemblaggio: impatti modesti, ma cruciali per la qualità dei flussi e le rese.

Numeri guida (dopo i crediti energetici)

• Cambiamento climatico: ≈370 kg CO2 eq per 1000 kg trattati.
• Domanda cumulativa di energia: ≈2,78 GJ.
• Deplezione abiotica (minerali): ≈4,3×10⁻³ kg Sb eq.
• Particolato: ≈0,82 kg PM2,5 eq.
• Altre categorie (acidificazione, eutrofizzazione, tossicità, radiazioni) in linea con i driver sopra.
  Nota: lo studio esclude intenzionalmente i crediti per “materie seconde” per mettere a fuoco gli oneri del solo processo; includere quei crediti migliorerebbe ulteriormente il bilancio.

Cosa significa (e come migliorare)

• Pretrattamenti più vicini alle installazioni: riducono gli impatti dei trasporti; hub decentrati per disassemblaggio e separazione vetro hanno senso.
• Progettazione per il riciclo: backsheet non fluorurati, incapsulanti più facilmente rimovibili, telai/giunzioni smontabili; così si riduce l’incenerimento dei polimeri e i trattamenti a valle.
• Migliorie di processo: controllo/abbattimento NOx in elettrolisi; ottimizzazione chimici (ricircoli, concentrazioni); gestione selettiva degli scarti (fly‑ash, fanghi).
• Mercati “circolari”: usare il vetro PV riciclato nei nuovi moduli aiuta anche a recuperare additivi (es. antimonio) altrimenti dispersi.

Messaggio chiave
Il riciclo industriale dei moduli c‑Si è tecnicamente fattibile e, anche senza conteggiare i benefici delle materie seconde, mostra impatti concentrati e migliorabili: logistica, incenerimento del sandwich e trattamenti chimico‑elettrochimici. Con scelte di design dei moduli più “riciclabili” e una rete di pretrattamenti sul territorio, il fine vita può diventare un tassello credibile dell’economia circolare del fotovoltaico.

Riferimento
Latunussa, C.E.L.; Ardente, F.; Blengini, G.A.; Mancini, L. “Life Cycle Assessment of an innovative recycling process for crystalline silicon photovoltaic panels”, Solar Energy Materials & Solar Cells, 2016, 156, 101–111. Open access (CC BY‑NC‑ND).