FRELP

Full Recovery End Life Photovoltaic


Il Portale di HI-TECH AMBIENTE presenta il Progetto FRELP

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FRELP: stato di avanzamento a SETTEMBRE 2015

Settembre 2015

La fase sperimentale si è conclusa a luglio 2015 e all’inizio di ottobre verrà presentato alla Commissione Europea il progress report.

Il 25 settembre 2015 è stato organizzato presso il Laghetto Gabella di Curino un seminario ad inviti per presentare lo stato di avanzamento del progetto: a questo link è possibile scaricare gli atti della conferenza e vedere alcune foto della giornata divulgativa.

Inizialmente le fasi del progetto erano le seguenti:

I-     Distacco meccanico robotizzato dei profili di alluminio, dei connettori del vetro e del sandwich (RAC + REV)

II-    Pirolisi dell’Eva per recuperare il silicio metallico ed altri metalli (PES)

III-   Lisciviazione acida per separare per filtrazione il silicio da altri metalli (ALF)

IV-  Elettrolisi per recuperare rame e argento e trattamento di neutralizzazione delle acque acide (OME)

Alla fine della sperimentazione, a causa della presenza di plastiche fluorurate nel sandwich, si è dovuto abbandonare il processo di pirolisi, che avrebbe comportato emissioni di fluoro con i combustibili di cracking, e si è optato per la termovalorizzazione del sandwich, da eseguire presso una società esterna che ha già dato una prima disponibilità di massima (Fase TES).

In pratica, i risultati della sperimentazione hanno consentito di confermare la validità del progetto iniziale, con la sola variante della termovalorizzazione al posto della pirolisi.

Sono già stati costruiti i pre-prototipi di alcuni componenti della fase I, ed ora, sulla base dei risultati complessivi ottenuti nella sperimentazione, si intende dare inizio alla realizzazione del progetto completo, per il quale serve acquisire:

–       il codice CER per il conferimento dei pannelli;

–       il codice per il trattamento dei residui di fondo del trattamento di termovalorizzazione;

–       l’autorizzazione alla costruzione dell’impianto pilota, ed in particolare delle fasi III e IV, in quanto per la fase I si tratta prettamente di trattamenti meccanici, mentre la fase III è un’operazione da fare all’esterno.

L’impatto finale previsto da questo progetto è schematizzato nel seguente flusso di massa:

Flusso di Massa FRELP (15.09.15)

che può essere così riassunto:

Ogni 1.000 kg di pannelli in ingresso si ottengono:

  • 180 kg di alluminio metallico da vendere sul mercato;
  • 10 kg di connettori da conferire al RAEE;
  • 700 kg di vetro bianco di alta qualità da vendere sul mercato;
  • 36,5 kg di silicio metallico da recuperare per filtrazione dopo la lisciviazione e da vendere nel settore metallurgico;
  • 1,67 kg di rame ed argento recuperati ai catodi dell’elettrolisi e da vendere sul mercato;
  • 120 kg di nitrato di calcio in soluzione acquosa al silo da utilizzare come fertilizzante in agricoltura;

La resa totale di questi componenti è pari al 93% e la perdita è rappresentata per il 6% dalle plastiche destinate alla combustione e dai metalli residuali recuperati come idrossidi.

Per contro si ha il seguente impatto ambientale:

  • 20 kg: produzione di idrossidi di metalli vari (stagno, alluminio, piombo, zinco) da smaltire a discarica come rifiuti speciali;
  • 2 kg: emissioni di NOx all’anodo dell’elettrolisi (dato da verificare);
  • 5 kg: produzione (presso l’impianto di termovalorizzazione) di ceneri speciali derivanti dall’abbattimento del fluoro con bicarbonato di sodio e/o carbonato di calcio, presso l’impianto di termovalorizzazione (dato da verificare).

Va detto che attualmente non esiste alcuna tecnologia industriale che permetta di raggiungere una resa del 93% e che il problema dello smaltimento dei pannelli fotovoltaici avrà un impatto importante a partire già dal 2017.

L’impianto pilota che si intende realizzare avrà la capacità di trattamento di 1 t/ora di pannelli fotovoltaici per un massimo di 8.000 t/anno.

In base alle previsioni contenute nel progetto, presentato per l’approvazione alla Provincia di Biella il 29 settembre 2015, l’impianto dovrebbe essere attivo a partire dal 2017.


Comunicato stampa – CONFERENZA PROGETTO FRELP 25.09.2015

La partnership tra Sasil S.p.A., Stazione Sperimentale del Vetro e PV Cycle ha voluto condividere con le parti interessate il raggiungimento del primo importante traguardo: aver trovato le soluzioni tecnologiche a tutte le fasi del processo di trattamento rendendo il processo industriale tecnicamente ed economicamente fattibile.

A tal fine, il 25 settembre scorso, si è svolta una conferenza presso il Laghetto Gabella a Curino (Biella, Italia), che in passato era una miniera di feldspati trasformata poi in una prestigiosa area naturale utilizzata ora come centro polivalente.

Conferenza FRELP 2015

Durante la conferenza sono state proposte delle soluzioni a basso impatto ambientale per il recupero dei seguenti componenti:

  • Recupero dei profili di alluminio in modo automatico;
  • Recupero del vetro trasparente ad altissima qualità, da impiegare nell’industria del vetro cavo e piano, che implica un significativo risparmio di energia ed emissioni di CO2 durante il processo di fusione del vetro;
  • Recupero di silicio metallico, da impiegare nelle leghe di ferrosilicio, risparmiando così un importante costo energetico e di emissioni di CO2 per la produzione primaria di silicio;
  • Recupero dell’argento mediante elettrolisi.

Conferenza FRELP 2015

PV Cycle, con l’intervento di Olmina Della Monica, ha illustrato la situazione attuale sulla raccolta di pannelli fotovoltaici alla fine del loro ciclo di vita. Sembra che il conferimento di tali pannelli abbia visto una decrescita significativa dal 2012, quando gli incentivi in ​​Europa per la sostituzione dei vecchi pannelli sono stati fortemente ridotti. Questo inconveniente ha prodotto quindi un ritardo nella necessità di tecnologie per il loro recupero nei prossimi anni.

Conferenza FRELP 2015 - PVCYCLE OLMINA

Gian Andrea Blengini del JRC – Istituto per l’Ambiente e la Sostenibilità Ambientale –  ha presentato la valutazione del ciclo di vita effettuata sul processo FRELP, che mostra gli importanti miglioramenti che possono essere raggiunti per quanto riguarda le tecnologie attualmente disponibili. Egli ha sottolineato l’importante contributo del progetto che può essere in grado di offrire alla UE per il Progetto Ecodesign 2016, riguardante la progettazione ecocompatibile, individuando i vincoli che il reale processo dei prodotti finali comporta per il pieno recupero dei pannelli, e che potrebbe essere migliorato dai produttori. Proprio per questo, in particolare è stato evidenziato che dovrebbe essere abbandonato l’uso del fluoro contenuto nel backsheet del pannello per consentire un processo di recupero ambientale ed economico ottimale.

Conferenza FRELP 2015 - BLENGINI JRC

Lodovico Ramon, project manager di FRELP, ha in seguito illustrato gli obiettivi del progetto e le 4 fasi del processo di trattamento che verrà avviato il prossimo anno. Ha ampiamente divulgato gli aspetti ambientali ed energetici attesi, così come le opportunità di lavoro che deriverebbero dal processo di trattamento.

Conferenza FRELP 2015 - RAMON SASIL

A questo punto, prima di presentare le principali tecnologie che sono state sperimentate, Sandro Hreglich della Stazione Sperimentale del Vetro di Murano ha spiegato in dettaglio come sono costituiti i pannelli fotovoltaici, sottolineando l’estrema variabilità dei materiali coinvolti e le loro rispettive quantità. La spiegazione ha chiarito quali materiali possono essere recuperati (vetro, rame, argento, alluminio, silicio) e quali sono le principali difficoltà per farlo.

Conferenza FRELP 2015 - HREGLICH SSV

Dopo la pausa caffè il consulente scientifico di Sasil, Dott. Piero Ercole, ha spiegato in dettaglio le diverse tecnologie studiate, le simulazioni e le prove effettuate per separare il vetro dallo strato adesivo a base di polimeri (chiamato EVA) in cui è incapsulato e ha mostrato qual è stata la migliore tecnologia identificata, poi realizzata in un pre-prototipo che ha dato eccellenti risultati. In seguito è stato esposto il processo di pirolisi dell’EVA che era inizialmente previsto dal progetto ma che poi è stato modificato in processo di combustione controllata a causa dei rigidi vincoli ambientali. Questo nuovo processo è stato sperimentato dalla Stazione Sperimentale dei Combustibili.

Conferenza FRELP - Dott. ERCOLE (SASIL)

Infine, Stefano Ceola, della Stazione Sperimentale del Vetro di Murano, ha spiegato al pubblico come saranno recuperati i metalli dalle ceneri residuali che si ottengono  dopo la combustione.

Conferenza FRELP - CEOLA SSV

Il passo successivo del progetto riguarda ora la realizzazione delle attrezzature per il prototipo per sperimentare i risultati su scala significativa (1 tonnellata all’ora di pannelli fotovoltaici). La costruzione dovrebbe essere eseguita durante il 2016, dopo l’ottenimento delle autorizzazioni necessarie, mentre l’avvamento è previsto per il 2017.

Conferenza FRELP 2015

Si ringrazia @MicheleGiorgioPhotography per le foto.

SCARICA QUI IL COMUNICATO STAMPA

Qui di seguito è possibile scaricare i pdf delle presentazioni dei relatori durante la conferenza:

1- PV CYCLE – Olmina DELLA MONICA – Raccolta, selezione e distribuzione dei pannelli fotovoltaici a fine vita

2- CE DG-JRC – Gian Andrea BLENGINI – Processi di trattamento dei pannelli fotovoltaici a fine vita

3- SASIL – Lodovico RAMON – Presentazione progetto FRELP

4- SSV – Sandro HREGLICH – Caratterizzazione e variabilità dei pannelli fotovoltaici a fine vita

5- SASIL – Piero ERCOLE – Distacco del vetro dai pannelli fotovoltaici

6- SASIL – Piero ERCOLE – Pirolisi-Combustione controllata del sandwich

7- SSV – Stefano CEOLA – Recupero dei metalli dalle ceneri da combustione controllata

Per ulteriori informazioni:

Lodovico Ramon, Sasil S.p.A.

l.ramon@sasil-life.com

Tel: 39015985261
Fax: 39015985980

http://www.frelp.info

http://www.sasil-life.com


25.09.2015 CONFERENZA FRELP: Un processo per il recupero di tutti i materiali utili contenuti nei pannelli fotovoltaici a fine vita

25 Settembre 2015

CONFERENZA PROGETTO FRELP

La Sasil S.p.A. di Brusnengo, con la Stazione Sperimentale del Vetro di Murano (SSV) e la PV Cycle di Bruxelles, hanno l’onore di invitare tutti gli interessati alla conferenza sul Progetto FRELP: ‘Un processo per il recupero di tutti i materiali utili contenuti nei pannelli fotovoltaici a fine vita’, che si terrà il 25 settembre a Curino (BI).

Il programma della conferenza e la brochure sul progetto FRELP sono scaricabili qui:

PROGRAMMA CONFERENZA FRELP 25 SETTEMBRE 2015

BROCHURE PROGETTO FRELP (agosto 2015)

Data: 25 settembre 2015

Luogo: Laghetto Gabella, Curino (BI) (cliccando qui si aprirà la mappa per come raggiungerci)
Per info e registrazioni:

Vera Ramon
Sasil S.p.A.
tel. 015-985261
cell. 349-7942009
e-mail: eventi@sasil-life.com
sito internet: www.sasil-life.com


FRELP: stato di avanzamento a MAGGIO 2015

Maggio 2015

Completamento, presso la stazione dei combustibili, delle prove di emissione relative alla pirolisi e alla combustione del sandwich di EVA (azione 4). I dati preliminari confermano la presenza di fluoro in modo importante, che preclude l’uso della pirolisi e che quindi conducono alla scelta obbligata dell’incenerimento. Riceveremo il rapporto completo entro la metà di giugno e la inseriremo come integrazione al deliverable “B4”.

È stata contattata una società che lavora nel campo dell’incenerimento di rifiuti speciali, con un forno di dimensioni idonee al nostro scopo, e che è disponibile a fare due campagne all’anno di incenerimento su fornitura dei nostri sandwich, in modo da poterci ritornare le ceneri residuali per il successivo trattamento di lisciviazione ed elettrolisi da effettuarsi in Sasil. Per il conferimento da Sasil al termovalorizzatore dei sandwich abbiamo già individuato il codice, mentre stiamo valutando il codice di ritorno alla Sasil in funzione del rapporto finale della Stazione dei Combustibili.

Stiamo completando la preparazione di circa 10 kg di ceneri da sandwich da fornire alla società Darsa che si occuperà della fornitura dell’impianto di elettrolisi, per fare un’ulteriore verifica sulle caratteristiche dei metalli recuperati e sulla qualità degli eluati da trattare per recuperare gli idrossidi e il nitrato di calcio. La preparazione consiste nel ridurre il sandwich in polvere ossidata con dimensioni inferiori a 100 microns, tale da permettere un efficace attacco acido. Darsa provvederà, in funzione delle esigenze di elettrolisi, a cercare le giuste condizioni di attacco acido, simulando il più possibile quanto previsto dallo schema di flusso sviluppato da Sasil.


FRELP: stato di avanzamento a FEBBRAIO 2015

Febbraio 2015

SINTESI DEL LAVORO SVOLTO NEI MESI DI DICEMBRE 2014 E GENNAIO 2015

Con riferimento alle informazioni riportate nel rapporto di fine novembre 2014, vi sono due importanti novità riguardanti in particolare un’alternativa al previsto processo di pirolisi (azione B4) e la metodologia adottata per l’elettrolisi (azione B5).

La descrizione che segue è basata sulle esperienze parallele e condivise di Sasil ed SSV con il contributo esterno della società Darsa per la elettrolisi.

Azione B4 – Perché l’alternativa alla pirolisi

In fase di controllo delle emissioni di gas liberati dalla pirolisi del sandwich si è notata la presenza di tracce di fluoro anche nei sandwich che, ad una prima analisi, sembravano non contenere plastiche fluorurate.

In effetti ciò ci ha preoccupato in quanto è stato poi accertato, con alcune prove molto più accurate e selettive, che, diversamente delle prime analisi, circa il 50% dei pannelli presentava microstrati di plastiche fluorurate inizialmente non rilevate dall’apparecchio di analisi che campionava la media di tutti gli strati del backsheet, ma evidentemente veniva influenzato dalla diversa posizione e spessore degli strati di plastica fluorurata.

Dal momento che l’apparecchiatura di pirolisi della Sasil non è autorizzata e non può essere autorizzata al trattamento di plastiche fluorurate, abbiamo valutato l’alternativa dell’incenerimento del sandwich, in quanto il trattamento dei fumi generati dalla combustione è molto più semplice e  non riserva incognite tecnologiche in quanto è un processo noto e applicato normalmente a valle degli impianti di incenerimento.

Inoltre, dopo aver confrontato i risultati della lisciviazione con acido nitrico su residui di pirolisi e residui di incenerimento per combustione, si è notato un minor consumo di acido nitrico nel secondo caso.

Ciò deriva dal fatto che l’incenerimento per combustione controllata provoca l’ossidazione dei metalli presenti nel wafer di silicio senza ossidare il silicio, e questo favorisce l’attacco acido riducendo tempi di contatto e quantità di acido nitrico.

Ecco quindi che si è deciso di approfondire questo trattamento di incenerimento in funzione della possibilità di trattare tutti i sandwich, indipendentemente dal fatto che contengano o meno plastiche fluorurate.

Sotto l’aspetto energetico questa scelta è un po’ penalizzante se valutata solo sui pannelli esenti da plastiche fluorurate però, considerando che sulla base delle ultime approfondite analisi ed anche valutando le informazioni industriali relative alle tecnologie costruttive dei pannelli fotovoltaici realizzati circa venti anni fa, è chiaro che una scelta che permetta di trattare il 100% dei pannelli in ingresso è di gran lunga preferibile ad una tecnologia un po’ più efficiente dal punto di vista energetico ma che comporterebbe di inviare a discarica circa la metà dei sandwich precedentemente trattati.

La combustione controllata dei sandwich da pannelli fotovoltaici è solo parzialmente penalizzata dal punto di vista energetico, in quanto l’energia che, nel caso della pirolisi, serve per rompere le catene polimeriche, nel caso della combustione controllata, non è necessaria.   Inoltre, le condizioni molto riducenti che, nella pirolisi, evitano la combustione non consentono ai metalli di ossidarsi. Ne consegue perciò che, nel leaching acido, l’HNO3 deve prima ossidare i metalli e successivamente trasformarli nei rispettivi nitrati. È perciò evidente che la combustione controllata consente un risparmio di HNO3 molto importante (25%).

Abbiamo anche considerato l’opzione di trattare i sandwich di plastiche fluorurate con una tecnologia brevettata da una società di Novara, ma abbiamo valutato che l’industrializzazione di tale sistema è molto complessa ed inoltre si ha a che fare con solventi che, comunque, hanno un certo impatto ambientale.

Altro notevole limite di questa soluzione è che permette la separazione efficace del foglio antiriflesso e, quindi, di recuperare dei fogli non riciclabili, mentre nella soluzione adottata da FRELP, l’energia ottenibile dalla combustione consente di sostenere sia l’incenerimento che l’ossidazione dei metalli. Inoltre, la distinzione stessa fra sandwich con plastiche fluorurate e non, richiede un’analisi molto complessa su ogni singolo pannello, prima dell’introduzione nel dispositivo di distacco di alluminio e vetro, e ciò comporta costi notevoli e tempi di attesa importanti, incompatibili con il processo continuo e automatizzato relativo alla prima fase di lavorazione dei pannelli.

In conclusione, stiamo indagando per trovare un inceneritore industriale in grado di garantire questo passaggio intermedio, tra distacco  di sandwich (azione B3) e gradini successivi di lisciviazione ed elettrolisi (azione B5), quindi in sostituzione della pirolisi (azione B4) in quanto è certo che una richiesta alla Provincia di Biella per un inceneritore mirato da realizzare alla Sasil non ha alcuna possibilità di successo per la nota avversione di principio verso qualunque forma di incenerimento.

Dal punto di vista dell’impatto ambientale, lo svantaggio di dover trasferire in andata (dallo stabilimento SASIL all’inceneritore) circa 770 t/anno di sandwich, e in ritorno (dall’inceneritore allo stabilimento SASIL) circa 300 t/anno di ceneri, è compensato dal minor uso di acido nitrico e dal conseguente minor consumo di idrossido di calcio, con relativa minor produzione di nitrato di calcio in soluzione.

Infatti, come detto in precedenza, l’utilizzo in lisciviazione di ceneri in cui i metalli sono ossidati anziché liberi (ad eccezione del silicio) richiede minor consumo di acido nitrico, il cui eccesso deve comunque essere neutralizzato.

Questa alternativa alla pirolisi comporterà una modifica al programma di sviluppo del progetto FRELP che, a questo punto, nell’azione B4 non prevederà più l’adattamento e l’utilizzo dell’impianto di pirolisi esistente in Sasil, ma dovrà appoggiarsi ad un inceneritore esterno per la fase di trattamento termico del sandwich per ridurlo in ceneri.

Sarebbe nostra intenzione includere nella domanda di modifica anche la progettazione in via preliminare di un inceneritore dedicato, la cui realizzazione, su scala industriale dopo la chiusura del progetto in un eventuale sito che potrebbe essere autorizzato, faciliterebbe l’introduzione sul mercato dei risultati del  progetto FRELP.

Ottimizzazione del processo di recupero chimico: caratterizzazione delle ceneri prima della lisciviazione

Dopo il cracking termico le ceneri vengono separate mediante setacciatura con un setaccio a rete metallica ASTM 3 mm. Successivamente vengono accuratamente rimossi a mano i piccoli pezzi di metallo probabilmente provenienti dalla disgregazione della griglia metallica durante il cracking termico. Vengono ottenute così circa il 30% in peso di ceneri, rispetto al peso iniziale del foglio di plastica, dopo il distacco del vetro.

Il materiale ottenuto è mostrato qui di seguito:

Caratterizzazione delle ceneri prima della lisciviazione

Le ceneri prima della lisciviazione chimica sono oggetto di caratterizzazione morfologica e chimica.

Azione B5 – METODOLOGIA DI ELETTROLISI

Le esperienze effettuate a dicembre 2014 e gennaio 2015 con campioni di cenere ottenute dalla  pirolisi in laboratorio, presso la società Darsa, in grado di gestire un impianto pilota di elettrolisi, hanno consentito di quasi completare, in modo non ancora esaustivo, l’ultima fase del processo di recupero per elettrolisi dei metalli, in particolare argento e rame.

È emerso da queste esperienze che il processo ha un rendimento di recupero senz’altro elevato, vicino al 95%, ma richiede condizioni di alimentazione molto costanti per poter tarare i parametri di controllo dell’elettrolisi.

In particolare è necessario, nella soluzione acida, minimizzare la presenza di acido nitrico libero e di agire con apporti di argento, rame, alluminio e metalli vari abbastanza costanti.

Questo per evitare che le differenze di potenziale possano influenzare una migrazione differenziata al catodo di tali metalli, con rendimenti variabili e poco selettivi.

Dovremo intensificare tali prove su quantitativi importanti di ceneri, sull’ordine di qualche kg, in modo da mediare la presenza dei metalli e puntare ad una taratura dell’elettrolisi mirata a dei recuperi costanti e con efficienze tali da consentire una selettività funzionale alla valorizzazione, in particolare, dell’argento e del rame che sono facilmente estraibili per fusione a temperatura differenziata del catodo su cui si depositano.

Allo scopo di minimizzare l’uso di acido nitrico in lisciviazione abbiamo anche valutato l’uso di un concentratore a distillazione frazionata, prima dell’elettrolisi.

Pensiamo si possa ulteriormente ottimizzare il rapporto acido nitrico/metalli ossidati, in modo da poter andare all’elettrolisi senza il concentratore, che comunque richiederebbe un certo consumo energetico.

La soluzione di tale problema dell’elettrolisi in funzione della lisciviazione, per il recupero del rame e dell’argento, sarà oggetto di un supplemento di indagine nei prossimi 3 mesi, congiuntamente da Sasil e SSV per la lisciviazione, e da Darsa per la elettrolisi.

Descrizione del test pilota in Darsa

L’obiettivo del test pilota è stato quello di trovare la migliore condizione per la raccolta dell’argento dalla soluzione di acido nitrico per deposizione galvanica, eseguita con il sistema Electro-winning DEW M 100 che lavora con un valore costante di Ampere e con varie concentrazioni e pH della soluzione.

Apparecchiatura per test pilota

A – Soluzione di acido nitrico | B – Electro-winning system | C – Catodo di carbonio | D – Recupero dell’argento

Prossimi step

Si prevede di concludere le ultime prove di elettrolisi presso la Darsa entro Aprile. Nel contempo verranno messe a punto delle LCA degli scenari tecnicamente percorribili, al fine di ottenere un preciso confronto tra le varie opzioni che permetterà una decisione finale sulla strategia più idonea. In seguito si procederebbe alla presentazione di una richiesta di modifica del progetto nel mese di Maggio, in modo che essa possa essere conclusa entro la presentazione del mid-term report a fine Luglio.

Mass Flow FRELP PROJECT