Sperimentazione su pannelli in silicio cristallino ed ottimizzazione dei parametri impiantistici e di processo per il recupero di materiali

LINEA DI ATTIVITÀ

LA 4.5


Descrizione risultati raggiunti LA

Nel corso di questa LA sono state condotte attività sperimentali finalizzate alla valorizzazione dei materiali recuperati dai moduli fotovoltaici a fine vita. In particolare, sono stati eseguiti test su moduli fotovoltaici impiegando il prototipo sviluppato nell’ambito della LA4.4, con l’obiettivo di studiare il processo di recupero dei singoli strati componenti.

Tali prove hanno contribuito all’ottimizzazione dei parametri di processo coinvolti nelle fasi di trattamento. Alcuni componenti recuperati, in particolare le celle, sono stati sottoposti a test di laboratorio per verificare la possibilità di recupero dei metalli in esse contenuti.

È stato inoltre studiato un metodo di caratterizzazione in tempo reale dei moduli, al fine di consentire un’efficace attività di sorting propedeutica all’ottimizzazione dei parametri operativi dell’impianto.

Dai test condotti sono emerse indicazioni fondamentali per un potenziale sviluppo industriale di un impianto dedicato al trattamento dei pannelli fotovoltaici, finalizzato al recupero dei principali componenti.

I risultati sperimentali ottenuti sono stati inseriti nel database della piattaforma, evidenziando l’interconnessione tra la presente LA e il WP1, in particolare per quanto riguarda le informazioni sulle caratteristiche dei materiali recuperati. Nel corso di questa LA sono state condotte attività sperimentali finalizzate alla valorizzazione dei materiali recuperati dai moduli fotovoltaici a fine vita. In particolare, sono stati eseguiti test su moduli fotovoltaici impiegando il prototipo sviluppato nell’ambito della LA4.4, con l’obiettivo di studiare il processo di recupero dei singoli strati componenti.

I risultati sperimentali ottenuti sono stati inseriti nel database della piattaforma, evidenziando l’interconnessione tra la presente LA e il WP1, in particolare per quanto riguarda le informazioni sulle caratteristiche dei materiali recuperati.

Risultati attesi nel POA

Il Critical Raw Materials Act (CRMA), regolamento europeo entrato in vigore nel 2024, stabilisce che ogni Stato membro dell’UE debba soddisfare almeno il 25% del proprio fabbisogno di materie prime critiche attraverso il riciclo dei rifiuti, ed in particolare dei RAEE (Rifiuti di Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche). In questo contesto, lo sviluppo di un sistema per il recupero dei materiali contenuti nei moduli fotovoltaici a fine vita, classificati come RAEE, rappresenta una risposta concreta alle indicazioni del CRMA.

Tale sistema contribuirebbe in modo significativo alla riduzione della dipendenza da fornitori esteri, supportando l’autosufficienza dell’Italia e dell’Europa nell’approvvigionamento di materie prime critiche e strategiche, gran parte delle quali utilizzate nel settore delle energie rinnovabili. Il Critical Raw Materials Act (CRMA), regolamento europeo entrato in vigore nel 2024, stabilisce che ogni Stato membro dell’UE debba soddisfare almeno il 25% del proprio fabbisogno di materie prime critiche attraverso il riciclo dei rifiuti, ed in particolare dei RAEE (Rifiuti di Apparecchiature Elettriche ed Elettroniche). In questo contesto, lo sviluppo di un sistema per il recupero dei materiali contenuti nei moduli fotovoltaici a fine vita, classificati come RAEE, rappresenta una risposta concreta alle indicazioni del CRMA.

Tale sistema contribuirebbe in modo significativo alla riduzione della dipendenza da fornitori esteri, supportando l’autosufficienza dell’Italia e dell’Europa nell’approvvigionamento di materie prime critiche e strategiche, gran parte delle quali utilizzate nel settore delle energie rinnovabili.

REFERENTE/I

Liberato Manna – Istituto Italiano di Tecnologia

Deliverable consegnati con questo LA

D4.6 – Rapporto tecnico: “Descrizione attività sperimentale eseguite su impianto prototipale per trattamento dei pannelli fotovoltaici in silicio cristallino”

Livello di innovazione

I rifiuti derivanti da moduli fotovoltaici a fine vita sono destinati a crescere significativamente nel prossimo futuro, come diretta conseguenza dell’espansione delle installazioni fotovoltaiche degli ultimi decenni. Si stima che ogni MW installato generi, a distanza di 20-30 anni (durata media di vita dei pannelli), circa 80 tonnellate di rifiuti.

Diversi studi prospettano scenari in cui il trattamento dei rifiuti fotovoltaici rappresenterà un comparto industriale con elevati volumi economici. Ciò ha stimolato l’interesse della comunità scientifica e del settore industriale verso lo sviluppo di processi di trattamento finalizzati al recupero dei materiali contenuti nei pannelli. La letteratura scientifica analizza diversi approcci — fisici, termici e chimici — ciascuno con vantaggi e criticità legati a: efficienza di recupero, impatto ambientale (emissioni gassose e polveri) e sostenibilità economica (consumi energetici e usura dei materiali impiegati).

I processi attualmente utilizzati a livello industriale si basano prevalentemente su trattamenti fisico-meccanici e termici ad alta temperatura (400–500 °C), caratterizzati quindi da elevato consumo energetico e significative emissioni.

In contrasto, il processo studiato nel presente progetto opera a temperature più contenute, intorno ai 100 °C, e impiega forze meccaniche moderate, evitando l’usura tipica dei sistemi di triturazione. Questo approccio consente, rispetto ai metodi utilizzati attualmente a livello industriale, di ottenere numerosi vantaggi:

risparmio energetico,

riduzione delle emissioni (gassose e particolato),

possibilità di recupero selettivo dei componenti del pannello, quali backsheet, vetro, celle e bandelle.

Tali caratteristiche rendono il processo più sostenibile sia dal punto di vista ambientale che economico, contribuendo al miglioramento dell’intera filiera del trattamento dei moduli fotovoltaici a fine vita. I rifiuti derivanti da moduli fotovoltaici a fine vita sono destinati a crescere significativamente nel prossimo futuro, come diretta conseguenza dell’espansione delle installazioni fotovoltaiche degli ultimi decenni. Si stima che ogni MW installato generi, a distanza di 20-30 anni (durata media di vita dei pannelli), circa 80 tonnellate di rifiuti.

Tali caratteristiche rendono il processo più sostenibile sia dal punto di vista ambientale che economico, contribuendo al miglioramento dell’intera filiera del trattamento dei moduli fotovoltaici a fine vita.

Disseminazione

Presentazioni a Convegni

M. L. Protopapa, G. Ansanelli, M. Pietrantonio, M. Tammaro, “Research activity on PV waste recycling in ENEA”, workshop “Recovery & recycling from PV panels”, 7th Symposium on Circular Economy and Urban Mining (SUM 2024), 15-17 Maggio 2024, Capri.

Stand ENEA all’evento Re-think Taranto 2024, Taranto 2-4 Ottobre 2024

Stand ENEA a ECOMED 2024, Catania 18 aprile 2024

Stand ENEA ad ECOMONDO 2024, Rimini 4-9 novembre 2024

Pubblicazioni

M. L. Protopapa, G. Ansanelli, M. Pietrantonio, M. Tammaro, Research activity on PV waste recycling in ENEA, Detritus, 28 (2024) 121-128, https://doi.org/10.31025/2611-4135/2024.19409 Presentazioni a Convegni

M. L. Protopapa, G. Ansanelli, M. Pietrantonio, M. Tammaro, Research activity on PV waste recycling in ENEA, Detritus, 28 (2024) 121-128, https://doi.org/10.31025/2611-4135/2024.19409