Bagaimana dengan Semua Limbah?

Oleh Rachel A. Meidl, Mathilde Saada

Dengan tekanan perubahan iklim dan urgensi untuk menggabungkan sumber daya energi alternatif seperti angin dan matahari, fiksasi pada manfaat yang diakui dari teknologi transisi energi menutupi kenyataan yang mencolok—tidak adanya strategi seputar mengidentifikasi dan mengukur eksternalitas siklus hidup lainnya, seperti limbah pembuangan atau dampak lingkungan.

Industri energi, pemerintah, dan masyarakat belum sepenuhnya memahami jumlah limbah yang masuk dan dampak jangka panjang yang terkait dengan PV surya yang habis masa pakainya. Jika masa depan yang berkelanjutan dan sirkular adalah cara yang lebih disukai, manajemen panel akhir masa pakai yang terkontrol di fasilitas daur ulang, pengolahan, dan pembuangan yang diizinkan diperlukan.

Apa yang Dipertaruhkan: Limbah Tenaga Surya

Proyeksi kumulatif limbah surya di seluruh dunia diperkirakan akan mencapai sekitar 78 juta ton pada tahun 2050. Namun, banyak dari prakiraan ini mengasumsikan umur panel penuh 25-30 tahun dan tidak memperhitungkan penggantian dini, keusangan yang cepat, dan penghentian dini yang meluas yang didorong oleh tenaga surya. kredit pajak, tingkat kompensasi, harga pemasangan, peristiwa cuaca buruk, dan peran China yang pada akhirnya dapat mendorong angka-angka itu lebih tinggi lagi. Selain subsidi pajak yang menarik yang telah menghasilkan pertumbuhan tenaga surya yang besar dan belum pernah terjadi sebelumnya, efisiensi konversi panel telah meningkat dari tahun ke tahun, berkat inovasi manufaktur di China, yang mendominasi dan mengendalikan pasar tenaga surya. Di AS, tenaga surya telah dipamerkan sebagai solusi penting untuk memerangi perubahan iklim, investasi yang menarik bagi perusahaan dan investor yang selaras dengan tujuan sosial dan tata kelola lingkungan mereka, dan pencipta lapangan kerja. 

Tetapi volume limbah yang menjulang bertentangan dengan ekonomi sirkular dan menimbulkan ancaman bagi tujuan keberlanjutan global dan nasional. 

Membedah panel surya fotovoltaik (PV) dan memahami anatominya mengungkapkan sistem yang sangat terintegrasi yang membuat pembongkaran dan daur ulang menjadi proses yang mahal, rumit, dan memakan energi dan sumber daya. Komposisi panel meliputi aluminium, kaca, plastik kompleks dan berbagai macam logam, termasuk kadmium, kromium, timbal, selenium, dan perak, antara lain, yang tidak diolah dan dikelola, dapat mencemari tanah dan merembes ke sistem air tanah. Karena adanya logam berat dan konstituen lain yang melebihi ambang batas peraturan untuk toksisitas, panel akhir masa pakainya dapat diklasifikasikan sebagai limbah berbahaya yang diatur secara federal di bawah Resource Conservation and Recovery Act, undang-undang yang mengatur pengelolaan limbah berbahaya. Klasifikasi ini membawa panel surya di bawah spektrum penuh peraturan limbah berbahaya Badan Perlindungan Lingkungan AS dan membawa sejumlah kewajiban peraturan ketat yang membuatnya mahal dan memberatkan untuk mengklasifikasikan, menyimpan, menangani, dan mengangkut panel untuk didaur ulang atau dibuang berdasarkan undang-undang yang ada.

Masalah siklus akhir masa pakai mencerminkan kurangnya pilihan akhir masa pakai yang layak secara ekonomi dan berkelanjutan, metode yang dominan adalah penimbunan, pembakaran, atau “sumbangan” (pendaur ulang sukarelawan) ke pasar sekunder yang mengalihkan beban pengelolaan limbah ke negara berkembang. ekonomi. 

Kompleksitas Proses Daur Ulang Surya

Daur ulang PV surya sangat kompleks dan dapat menjadi proses intensif energi dan sumber daya yang menghasilkan limbah dan emisinya sendiri (Gambar 1). Teknologi daur ulang, khususnya di AS, masih baru lahir dan biayanya mahal, yang membatasi opsi pembuangan akhir ke tempat pembuangan akhir, pembakaran, dan ekspor—jalur yang paling murah dengan selisih yang lebar. Karena penunjukan "limbah berbahaya", peraturan saat ini mengharuskan panel surya limbah dikelola oleh pengangkut yang memenuhi syarat dan di fasilitas pengolahan, penyimpanan, pembuangan, dan daur ulang yang diizinkan. Dengan proyeksi volume limbah tenaga surya, tidak pasti apakah limbah berbahaya dan fasilitas daur ulang yang ada memadai untuk mengelola masuknya panel mengingat batas waktu perizinan yang berlarut-larut untuk menempatkan, membangun, dan menskalakan fasilitas daur ulang di AS. 

Hambatan peraturan yang rumit ini, bersama dengan biaya langsung daur ulang, mendorong pengabaian, pembuangan ilegal, dan penimbunan panel surya limbah sementara opsi yang lebih terjangkau muncul. Meskipun angka yang tepat sulit diperoleh karena kesalahan klasifikasi panel sebagai limbah elektronik (e-waste) atau bahan lain, kurangnya mekanisme pelacakan dan transparansi data, perkiraan bahwa ~ 10% panel surya didaur ulang di AS, dan itu tidak jelas apakah angka ini berarti hasil daur ulang penuh atau sebagian.

Meskipun industri daur ulang surya menghadapi tantangan input yang tidak mencukupi, biaya operasi yang tinggi, dan profitabilitas yang rendah karena konsentrasi kecil bahan berharga, ada potensi pasar daur ulang surya yang kuat jika infrastruktur dan kolaborasi rantai pasokan ada untuk mengumpulkan, memproses, dan menjual berbagai komponen. Namun, tidak satu pun dari pengaturan itu yang ada saat ini. Model bisnis sirkular baru harus dikembangkan dan pasar sekunder didirikan berdasarkan silikon, logam, dan material yang didaur ulang, digunakan kembali, dan dipulihkan untuk panel masa pakai kedua dan aplikasi lain yang meresmikan rantai nilai penggunaan kembali, perbaikan, dan produksi ulang di industri PV surya. 

Sumber: Dikompilasi dari berbagai sumber oleh Rachel Meidl dan Mathilde Saada.

Model Peraturan Masa Depan di AS

Kerangka kerja nasional untuk limbah solar di akhir masa pakainya di AS tidak ada, tetapi mengikuti jejak California, EPA saat ini sedang mempertimbangkan apakah panel akhir masa pakai harus diatur sebagai “limbah universal”, sebuah kategori limbah berbahaya dengan disederhanakan. peraturan yang dimaksudkan untuk mengurangi beban manajemen dan memfasilitasi pengumpulan dan daur ulang. California adalah negara bagian pertama yang mengatur panel surya akhir masa pakainya sebagai limbah universal dan undang-undang baru-baru ini dapat berfungsi sebagai model untuk pengembangan masa depan kerangka kerja daur ulang limbah surya nasional dan cetak biru untuk diikuti oleh negara bagian lain. Hawaii, North Carolina, dan Rhode Island juga mempertimbangkan aturan untuk mengatur panel surya untuk merangsang daur ulang. Kerangka kerja ini tidak hanya penting bagi negara-negara OECD, tetapi juga penting bagi ekonomi berkembang yang mengalami pertumbuhan solar yang belum pernah terjadi sebelumnya (misalnya, Cina dan India), karena jaringan pembuangan limbah formal, infrastruktur daur ulang, dan peraturan masih kurang di wilayah-wilayah dunia ini. . Saat industri daur ulang surya muncul dan banyak pemain memasuki pasar, salah satu tantangan terbesar adalah menetapkan tanggung jawab atas sejumlah besar akumulasi limbah yatim piatu. 

Manajemen tingkat sistem untuk ekonomi sirkular

Daur ulang—atau pembuangan bahan berbahaya yang tepat jika daur ulang tidak memungkinkan—merupakan komponen penting dari ekonomi sirkular. Namun, pertama dan terpenting, kita memerlukan peraturan yang memungkinkan yang mendorong pengumpulan dan pengelolaan limbah surya yang tepat di akhir masa pakainya. Ini dapat membantu membangun kapasitas daur ulang surya sementara industri dan pasar sekunder berkembang sebagai bagian dari infrastruktur akhir masa pakai yang komprehensif. Insentif investasi juga harus dipertimbangkan dalam rangkaian solusi untuk mendorong pengembangan industri daur ulang surya. 

Dalam ketergesaan untuk mendekarbonisasi dan menggemparkan masyarakat kita, pengelolaan limbah seringkali diabaikan. Ada peluang untuk mengembangkan metodologi dengan cakupan yang tepat yang memperhitungkan dampak siklus hidup di seluruh rantai pasokan dari faktor instalasi surya yang biasanya diabaikan seperti penggunaan lahan, hilangnya keanekaragaman hayati, keadilan lingkungan, pengelolaan air, dan transportasi global. Selain itu, teknologi seperti blockchain dapat memberikan dorongan besar untuk manajemen panel akhir masa pakai yang transparan dan akuntabel. Sangat penting bagi kita untuk merencanakan, mempersiapkan, dan merancang sistem energi untuk digunakan kembali, dipulihkan, diproduksi ulang, dan didaur ulang di masa sekarang, atau kita berisiko menciptakan beban lingkungan, sosial, dan ekonomi baru di masa depan.

Rachel A. Meidl, LP.D., CHMM, adalah rekan di bidang energi dan lingkungan di Pusat Studi Energi Institut Baker Universitas Rice. Dia sebelumnya ditunjuk sebagai wakil administrator asosiasi untuk Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration, sebuah badan dari US Dept of Transportation. 

Mathilde Saada adalah Asisten Peneliti di Pusat Studi Energi di Institut Baker Universitas Rice dan mahasiswa MA di Master Urusan Global Universitas Rice.