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Progetto PHOTOLIFE

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PHOTOLIFE - Processo e impianto pilota automatizzato per il recupero integrale di pannelli fotovoltaici
Descrizione

Il progetto Photolife è stato sviluppato per soddisfare l’esigenza, che diventerà sempre più urgente nei prossimi anni, di dover smaltire correttamente i pannelli fotovoltaici dismessi o che saranno giunti a fine vita. 
I pannelli fotovoltaici a fine vita sono recentemente entrati a fare parte della classe di rifiuti RAEE, ovvero Rifiuti da Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche e come tali devono essere smaltiti. 
Il progetto ha sviluppato e sperimentato un processo innovativo, sostenibile da un punto di vista tecnologico ed economico, finalizzato al recupero del vetro e dei metalli che costituiscono i pannelli fotovoltaici, e caratterizzato da un basso impatto ambientale, mediante trattamenti a ridotto dispendio energetico, recupero e reimpiego dei reagenti utilizzati. 
 

Immagine energia
    Obiettivi

    Gli obiettivi del progetto sono: 

    • progettazione, costruzione ed ottimizzazione di un impianto pilota, composto da due sezioni per il trattamento meccanico e fisico dei pannelli;  
    • ottenimento di una quantità sufficiente di materiale recuperato, per verificare la compatibilità delle proprietà merceologiche con i requisiti richiesti dai possibili utilizzatori (ad es. vetrerie e cementifici); 
    • valutazione dell'impatto del processo proposto rispetto al processo alternativo (compreso il trattamento termico); 
    • analisi economica del processo per impianti di grandi dimensioni.
       
    Fasi del Progetto

    FASE 1: Studio del processo di trattamento

    Questa fase è stata dedicata alla definizione dello schema di processo del trattamento dei pannelli fotovoltaici, sulla base di esperimenti di laboratorio al fine di valutarne i bilanci di massa ed energia.
    In questa fase è stato definito, inoltre, il trend di mercato, in termini di flusso di pannelli fotovoltaici dismessi e di caratteristiche dei materiali costituenti le varie tipologie di pannelli, e la sostenibilità economica del processo.
    Da questa fase di sperimentazione e studio è stato definito un processo per il recupero dei materiali costituenti i pannelli fotovoltaici, mediante un trattamento innovativo di tipo idro metallurgico che evita trattamenti ad alta temperatura ed elevato consumo di energia, che sono caratterizzati da un notevole impatto ambientale. 
    Il processo sviluppato prevede trattamenti a ridotto dispendio energetico, in cui è stata posta particolare attenzione al recupero e reimpiego dei reagenti e al basso impatto ambientale.
    La definizione del processo e delle condizioni operative è avvenuta grazie ad un’intensa attività sperimentale condotta dal centro HTR (Centro Riciclaggio High-Tech dell’Università Sapienza di Roma), specializzato in processi di valorizzazione dei RAEE. Tali condizioni sono state poi testate sul prototipo.

    FASE 2: Progettazione e Costruzione di un impianto pilota

    Definito il processo, in questa fase del progetto è stato realizzato un prototipo, in grado di trattare, valorizzare e riciclare tutte le principali tipologie di moduli sia danneggiati che integri, ma non più performanti, attualmente in commercio (quelli a base di silicio, cristallino ed amorfo, a base di tellururo di cadmio e le tecnologie più recenti a base di metalli come rame, indio, gallio, selenio ovvero i CIS/CIGS). L’impianto pilota realizzato ha una potenzialità massima di 200 t/anno di pannelli trattati ed è stato installato presso la sede operativa della Eco Recycling a Civita Castellana (VT). 
    Il processo proposto prevede fasi di lavorazione meccaniche, fisiche e chimiche, che vengono integrate insieme per recuperare: 

    • Vetro di alta qualità e idoneo per il reimpiego in vetrerie o nell’industria della ceramica; 
    • Materiale plastico riciclabile; 
    • Alluminio da reimmettere direttamente sul mercato; 
    • Vetro minuto destinato a cementifici o a mercati affini. 

    Le fasi di lavorazione nel prototipo sono sintetizzate nello schema a blocchi:

     

    Schema a blocchi processo Photolife (Fonte Layman’s Report)
    Schema a blocchi processo Photolife (Fonte Layman’s Report) 

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Le principali fasi del processo consistono in: 

    • Smantellamento delle cornici di alluminio; 
    • Triturazione dei pannelli tramite una tecnologia specifica; 
    • Vagliatura dei pannelli triturati che ha lo scopo di separare tre frazioni: una grossolana che verrà inviata al successivo trattamento fisico, una fine e una finissima da valorizzare tramite processo chimico di lisciviazione; 
    • Trattamento fisico con apposito reagente della frazione grossolana per consentire il distacco della frazione polimerica dalla cella e dal vetro; 
    • Trattamenti chimici delle frazioni più fini per il recupero dei metalli e la pulizia di un minutame di vetro se eccessivamente contaminato. 

    Le due sezioni di trattamento meccanico e fisico sono state sviluppate nell’ambito del presente progetto, mentre la fase di trattamento della frazione più fine è stata testata nell’ambito di un precedente progetto europeo FP7 “HYDROWEE”, realizzato dalla Eco Recycling e dal gruppo di ricerca del centro HTR.
    Nel corso del progetto sono state condotte diverse campagne sperimentali sul prototipo mirate all’ottimizzazione delle condizioni di processo.
     

     

     

     

     

     

     

    Risultati Raggiunti

    Il progetto Photolife ha consentito di:

    • Dimostrare la fattibilità tecnica dell’impianto pilota per il processo innovativo per il trattamento delle tre principali tipologie di pannelli ad oggi presenti nel mercato (a base di Silicio, di Cd-Te e quelli innovativi quali CIGS);
    • Caratterizzare i prodotti dell’impianto pilota (vetro e metalli);
    • Determinare la fattibilità economica del processo dell'impianto pilota anche per il recupero di apparecchiature elettroniche (circuiti stampati e altre apparecchiature elettroniche) e materie plastiche.

    Dalle attività effettuate è stato dimostrato che l’impianto permette di recuperare un quantitativo di vetro superiore all’70% del peso del pannello, a cui si aggiunge il concentrato di metalli recuperati dal trattamento idrometallurgico.
    I risultati ottenuti dal progetto Photolife sono stati particolarmente soddisfacenti soprattutto per la qualità del vetro recuperato. Prove preliminari di trattamento su scala di laboratorio hanno confermato la capacità del processo di fornire vetro solare di elevata purezza. Il vetro recuperato dall’impianto pilota è stato valutato positivamente, in termini di trasparenza e dimensioni per il riutilizzo in vetreria, dalla "Stazione Sperimentale del vetro di Murano” (ente autorizzato ad operare come Laboratorio Notificato presso la Commissione Europea per la certificazione dei prodotti vetrari e coinvolto nei problemi tecnici e scientifici dell'intera industria vetraria).
    È stato realizzato il business plan che ha valutato positivamente la fattibilità economica di un impianto in grado di trattare migliaia di t/anno di pannelli, soprattutto in considerazione che dal 2025 saranno smaltiti notevoli quantitativi di pannelli fotovoltaici a fine vita (attualmente e fino al 2025 su tutto il territorio nazionale è stimata una quantità di pannelli a fine vita, per rottura prematura di 5000-10000 t/anno).
    Il processo sviluppato e descritto nel report finale tecnico permette di ottenere numerosi benefici ambientali, dovuti ai minori quantitativi di rifiuti smaltiti in discarica ed al ridimensionamento del riscorso a materie prime mediante il recupero delle frazioni componentistiche dei pannelli.
    Tale processo consente una riduzione delle emissioni in atmosfera, se comparato a processi alternativi che includono il trattamento termico dei pannelli, nonché il riutilizzo di gran parte dei solventi di processo e delle acque reflue prodotte.
     

    Geolocalizzazione
    Acronimo
    PHOTOLIFE
    Protocollo
    LIFE13 ENV/IT/001033
    Programma di riferimento
    Tema
    Beneficiario coordinatore
    ECO RECYCLING S.R.L.
    Budget
    1.284.796
    Contributo EU
    634.000
    Anno Call
    2013
    Anno di inizio
    2014
    Anno di chiusura
    2017
    Sede del Beneficiario

    ECO RECYCLING S.R.L.
    Via Nizza n.11
    00918 Roma RM
    Italia

    Regione