Cần cơ chế xử lý phù hợp tấm pin mặt trời hết hạn sử dụng

Xu hướng phát triển của điện mặt trời và những vấn đề về môi trường

Trong những năm gần đây, nhu cầu năng lượng cho phát triển kinh tế - xã hội của mọi quốc gia trên toàn thế giới không ngừng tăng lên, đặc biệt là đối với các nước đang phát triển. Trong khi đó, nguồn năng lượng truyền thống (năng lượng hóa thạch) đã bị khai thác cạn kiệt. Điều quan ngại hơn là nguồn năng lượng này phát thải khí nhà kính, gây ô nhiễm môi trường nặng nề đến mức đã làm cho khí hậu Trái đất bị biến đổi, đe dọa sự sinh tồn của mọi động, thực vật trên Trái đất.

Trước bối cảnh đó, việc tìm kiếm các nguồn năng lượng mới, năng lượng sạch, là xu hướng tất yếu trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Các nguồn và công nghệ thỏa mãn các yêu cầu nói trên chính là các nguồn và công nghệ năng lượng tái tạo (NLTT). Tỷ trọng NLTT trong tổng sản xuất và tiêu thụ năng lượng trên thế giới không ngừng tăng lên nhanh chóng. Theo số liệu năm 2018, tỷ lệ điện NLTT trong tổng sản xuất điện trên toàn thế giới là 26,2%.

Trong vài thập niên gần đây, trong khi công suất lắp đặt thủy điện và điện gió tăng không đáng kể, thậm chí không tăng, thì ngược lại, công suất lắp đặt điện mặt trời (ĐMT) tăng rất nhanh, với tốc độ tăng trung bình đạt trên 40%/năm. Hiện nay, ĐMT đứng vị trí thứ 3 về tổng công suất lắp đặt (sau thủy điện và điện gió), với các ưu điểm nổi trội là: Tính kinh tế của công nghệ này ngày càng tốt và đến nay đã có thể cạnh tranh được với năng lượng hóa thạch; Công nghệ đơn giản, tin cậy; Năng lượng mặt trời phân bố khá đều trên bề mặt Trái đất, nên quốc gia nào, khu vực nào cũng có thể khai thác, sử dụng.

Năm 2018, tổng công suất lắp đặt ĐMT trên thế giới là 505 GW. Theo dự báo, đến năm 2030 và đến 2050, tổng công suất này sẽ lần lượt là 2.630 GW và 6.400 GW. Về sản lượng điện, theo dự báo, đến năm 2050, cơ cấu sản lượng điện NLTT như sau: ĐMT chiếm 35,8%; Điện gió trên bờ: 24,3%; Điện gió ngoài khơi: 12,1%; Thủy điện: 12,4% và các nguồn điện NLTT khác: 15,4%. Như vậy có thể nói, từ sau năm 2030, ĐMT sẽ giữ vị trí số 1 trong các nguồn điện NLTT.

Về lý thuyết, thời gian phát điện của tấm pin mặt trời (PMT) là khoảng 25 năm. Sau thời gian phát điện này, nó trở thành “tấm PMT hết thời hạn phục vụ” hay “tấm PMT phế thải”. Do ĐMT phát triển rất nhanh, nên số lượng các tấm PMT được lắp đặt là rất lớn. Cụ thể như, nếu sử dụng tấm PMT phổ biến trên thị trường hiện nay là loại 300 W/tấm, thì với công suất ĐMT thế giới năm 2018 (505 GW), cần khoảng 1,7 tỷ tấm, tương đương khoảng 25,5 triệu tấn vật liệu (15 kg/tấm). Theo dự báo trên, thì đến năm 2030 và 2050, lượng phế thải PMT sẽ tương ứng là 131 triệu tấn và 323 triệu tấn vật liệu.

Theo Báo cáo của nhóm ủng hộ hạt nhân Environment Progress (EP), các tấm PMT sử dụng kim loại nặng, bao gồm chì, crom (Chromium) và cadimi (Cadmium) là những thứ có thể gây hại tới môi trường. Cùng với đó, quy trình sản xuất các tấm pin mặt trời đều sử dụng các chất liệu nguy hiểm như axít sunphua và khí phosphine độc hại. Điều này khiến việc tái chế trở nên khó khăn và kể cả khi tái chế được thì chi phí bỏ ra cũng thường cao hơn giá trị kinh tế mà chúng mang lại. Đồng thời, việc lưu trữ các tấm pin này tại các bãi phân loại rác sẽ gây ô nhiễm toàn bộ khu vực. Vì vậy, hiện nay, các nhà khoa học, các nhà sản xuất kinh doanh, các chính phủ… đã bắt đầu quan tâm nghiên cứu tìm kiếm các công nghệ, cũng như đưa ra các chính sách về quản lý, thu gom và xử lý nguồn phế thải PMT.

Các công nghệ tái chế, xử lý phế thải ĐMT đang phát triển hiện nay trên thế giới

Hiện nay, để xử lý, tái chế các tấm PMT phế thải, trên thế giới đã áp dụng công nghệ tổng hợp, kết hợp các công nghệ vật lý, công nghệ nhiệt và công nghệ hóa học.

Công nghệ xử lý, tái chế vật lý là công nghệ xử lý đầu tiên. Trong công nghệ này, người ta tiến hành tách các thành phần (hay các lớp) của tấm pin như khung nhôm bao quanh, các hộp nối và các cáp điện… của tấm PMT phế thải. Các thành phần này sau đó có thể được nghiền vụn để phân tích các chất độc hại và từ đó có giải pháp xử lý thích hợp. Riêng khung bằng hộp kim nhôm có thể tái luyện để sử dụng lại.

Công đoạn tiếp theo là xử lý, tái chế bằng công nghệ nhiệt. Trong công đoạn này, các thành phần của tấm PMT phế thải đã được tách ra từ quá trình xử lý vật lý nói trên, được nung và ủ trong các lò nhiệt ở các nhiệt độ cũng như tốc độ tăng nhiệt độ thích hợp. Ở nhiệt độ cao, các thành phần như keo EVA, bị chảy lỏng. Nhờ đó có thể thu hồi được dây hàn nối, các tấm kính và đặc biệt là có thể thu hồi các PMT Si (solar cells) cũ (đối với PMT tinh thể Silicon), hay các nguyên tố độc hại Cadmium (Cd), Tellurium (Te)… (đối với PMT màng mỏng) để sử dụng lại.

Bằng công nghệ này, Công ty First Solar đã thông báo thu hồi với tỷ lệ 95-97% khối lượng các nguyên tố Cd và Te trong các tấm PMT màng mỏng và chúng có thể tái sử dụng trong các sản phẩm mới của First Solar. Nhược điểm của công nghệ này là tiêu thụ nhiều năng lượng và cũng có thể phát thải một lượng nhỏ khí độc hại trong quá trình nung và ủ PMT ở nhiệt độ cao.

Công đoạn tiếp là xử lý, tái chế hóa học. Trong công đoạn này, người ta sử dụng các hóa chất (như chất hòa tan, chất ăn mòn, chất phản ứng khử…) để xử lý và thu hồi các thành phần trong tấm PMT phế thải.

Để tăng hiệu quả xử lý, trong các công đoạn trên, người ta còn kết hợp với các công nghệ khác như siêu âm, mài mòn, ngâm chiết... tùy theo công đoạn và chế độ công nghệ.

Cần có ĐTM cho mỗi dự án điện mặt trời

Hiện nay, vấn đề quản lý chất thải rắn và chất thải nguy hại đã được (Bộ TN&MT ban hành nhiều quy định về quản lý, lưu trữ, thu gom, xử lý… Tuy nhiên, chất thải là những tấm pin năng lượng mặt trời hết hạn, hư hỏng hiện vẫn chưa được cập nhật, bổ sung vào danh sách chất thải thông thường hay chất thải nguy hại.

Chính vì chưa có quy định cụ thể nên việc quản lý, xử lý loại chất thải này còn lúng túng, bị động, trong khi các công trình, nhà máy điện mặt trời đang ngày càng phát triển bùng nổ, tiềm ẩn nguy cơ sẽ có hàng ngàn tấn chất thải pin điện mặt trời được thải ra môi trường, phát sinh những hệ lụy xấu cho môi trường và sức khỏe con người.

Một số chuyên gia môi trường cho rằng, để bảo vệ môi trường song hành với phát triển bền vững nguồn năng lượng từ điện mặt trời, mỗi những dự án, nhà máy phát triển điện mặt trời phải nhất thiết làm đánh giá động môi trường (ĐTM) một nghiêm túc và đầy đủ.

Do đó, cần có quy định buộc các dự án, nhà đầu tư sẽ phải làm ĐTM và có sự giám sát của các cơ quan chức năng, sẽ giúp phân tích môi trường, liệt kê đầy đủ những hậu quả liên quan đến môi trường từ dự án, đề án, chính sách và chương trình mục tiêu cụ thể của từng dự án. Đồng thời thể hiện đầy đủ các phương án hành động khắc phục kịp thời các tác động xấu. Tránh tình trạng xây dựng, đầu tư tràn lan, bất chấp môi trường sinh thái.

Ngoài quy định bắt buộc dự án phải làm ĐTM, một trong những vấn đề quan trọng hiện nay là Việt Nam cần có hành lang pháp lý quy định về quản lý, xử lý các tấm pin năng lượng mặt trời, nhằm thể chế hóa việc xử lý chất thải từ các dự án điện mặt trời sau khi hết hạn hoặc hư hỏng phải thải bỏ.