Эти выводы сделаны после анализа более 3000 научных публикаций, посвященных жизненному циклу наиболее распространенных технологий фотоэлектрических и литий-ионных аккумуляторов, включая исходные материалы, воздействие на окружающую среду и варианты окончания срока службы. Исследователи NREL рассмотрели 10 возможных путей к экономике замкнутого цикла. Полученные результаты подчеркивают ключевые идеи, пробелы и возможности для исследований и внедрения экономики замкнутого цикла для фотоэлектрических технологий и аккумуляторных батарей, включая стратегии, которые в настоящее время используются недостаточно.

Ожидается, что спрос на фотоэлектрические панели и литий-ионные аккумуляторы будет расти по мере того, как Соединенные Штаты откажутся от ископаемого топлива и будут использовать больше чистой энергии. Создание надежной экономики замкнутого цикла для этих технологий могло бы снизить спрос на исходные материалы и сократить количество отходов и воздействие на окружающую среду. Стратегии циркулярной экономики также обладают потенциалом для создания рабочих мест с использованием экологически чистой энергии и решения проблем экологической справедливости.

Исследователи отметили, что акцент на вторичной переработке может упускать из виду проблемы и возможности, которые могут выявить исследования других стратегий. "Если вы можете сохранить их как рабочий продукт дольше, это лучше, чем разбирать их полностью, вплоть до элементов, которые образуются при переработке", - сказал Гарвин Хит, старший ученый-эколог и энергетический аналитик, а также выдающийся член исследовательского персонала NREL. "И когда срок службы продукта подходит к концу, переработка - не единственный вариант".

По его словам, процесс деконструкции требует больше энергии и генерирует больше сопутствующих выбросов парниковых газов, чтобы затем встроить их в другой продукт, чем дольше использовать первый продукт. Хит вместе со своим коллегой по NREL Двараканатом Равикумаром являются ведущими авторами 52-го ежегодного критического обзора Ассоциации по управлению воздухом и отходами под названием "Критический обзор круговой экономики для литий-ионных батарей и фотоэлектрических модулей - состояние, проблемы и возможности", который появляется в июньском выпуске The Журнал Ассоциации по управлению воздухом и отходами.

Их соавторами, также из NREL, являются Брианна Хансен и Элейн Купец.

"Люди часто обобщают жизненный цикл продукта как "бери, производи, выбрасывай", - сказал Хит. "Вторичной переработке уделяется много внимания, потому что она направлена на утилизацию отходов, но есть способы поддержать экономику замкнутого цикла и в части "бери часть", и в части "делай часть"".

Переработка для восстановления материалов, используемых в технологиях, предпочтительнее, чем выбрасывание их на свалку, сказал он, "но если мы сможем подумать о разработке продукта, в котором изначально будет использоваться меньше материалов или менее опасных материалов, это должно быть первой стратегией".

Авторы также отметили, что остаются проблемы в разработке методов утилизации фотоэлектрических элементов и аккумуляторов. В настоящее время не существует интегрированных процессов переработки, которые могли бы восстановить все материалы для любой технологии, и существующие исследования больше сосредоточены на методах лабораторного масштаба.

NREL уже возглавляет усилия по повышению надежности фотоэлектрических систем, продлению срока службы фотоэлектрических систем, сокращению использования опасных материалов и снижению спроса на исходные материалы. Это включает в себя руководство Консорциумом по долговечным модульным материалам (DuraMAT), который исследует способы продления срока службы фотоэлектрических модулей, и биооптимизированными технологиями для предотвращения попадания термопластов на свалки, а также Консорциумом по охране окружающей среды (BOTTLE), который разрабатывает способы улучшения переработки пластмасс.

NREL также является партнером консорциума ReCell, возглавляемого Аргоннской национальной лабораторией, который работает с промышленностью, научными кругами и национальными лабораториями над продвижением технологий переработки на протяжении всего жизненного цикла батарей для текущей и будущей химии аккумуляторов.

Исследование финансировалось Управлением передовых производственных технологий Министерства энергетики США и Управлением технологий солнечной энергетики.