Cirkulær økonomi i den grønne energiomstilling

De grønne energiprodukter risikerer at udgøre et voksende miljøproblem, når de skal skrottes. Der er brug for at gentænke innovation, så de materialeressourcer, der indgår i dem, kan genbruges, påpeger Lykke Margot Ricard, Lektor i innovation fra Syddansk Universitet.
Brødtekst

Vi ved alle, at grøn energiomstilling bl.a. betyder masser af vindmøller og solceller. Begge er super vigtige energikilder i den grønne omstilling. Men hvad sker der med produkterne, når de er udtjente og skal kasseres? Som det er nu, kan alt for få materialer fra særligt vindmøllevingerne og solcelle-paneler genbruges –og den grønne energiteknologi risikerer at ende på lossepladser rundt om i verden eller som i Danmark - i deponi. 

Det vil sige, at de grønne energiteknologier udgør et voksende affalds- og miljøproblem i fremtiden. Det gør de fordi, at de udtjente produkter er svære at skille ad i rene fraktioner – og at der ikke findes genanvendelsesmuligheder for dem på kommercielt niveau, som det er nu. For at ændre på dette er der behov for to innovationsspor: et som hedder udvikling af genanvendelsesteknologier og et andet som fokuserer på, at vores grønne teknologier designes til genanvendelse. Der er behov for at indtænke design for genanvendelse og løsninger på tværs af værdikæden.

Solceller og deres udfordringer for genanvendelse

I Danmark sørger fem forskellige solcelleparker for, at Googles nye datacenter nær Fredericia bliver CO2-neutralt. Og Energinet har kendskab til nye parker med en samlet kapacitet på op til 16 gigawatt. Til sammenligning er den nuværende danske vindmøllekapacitet på cirka 6 gigawatt. På verdensplan estimerer det Internationale Agentur for Vedvarende Energi, at der i 2050 vil være 78 millioner ton solcelleaffald i verden. Men hvad sker der med den kæmpestore mængde solpaneler, når de ikke længere fungerer effektivt og skal skrottes? 

85 procent af vægten af det materiale, som bruges til solcellerne kan genanvendes i dag. Man redder aluminiumrammerne, men sender resten af produktet, dets primære vægt som glas og silicium til nedknusning. 

En metode, som giver den laveste materialeværdi, fordi alle materialer knuses i små stykker og man står med en blandet fraktion. Nedknusning generer støvpartikler af tungmetaller i luften, fordi op til 90 % af producenter i dag bruger bly i lodningerne. EU har siden 2002 forbudt brugen af tungmetaller i elektronikprodukter for »at bidrage til beskyttelse af menneskers sundhed og miljørigtig nyttiggørelse og bortskaffelse af affald«. Men solceller er undtaget det såkaldte RoHS-direktiv, der i daglig tale også kendes som ‘blyfri-direktivet’. Bly bruges fordi det er lovligt og så er det billigt. 

Alene ved at udfase brugen af tungmetaller som bly og cadmium (som heller ikke er sundt under fremstillingen), så kunne man fjerne en væsentlig barriere for mere genanvendelse efter min vurdering. Og hvis man samtidigt kunne finde en måde at opløse det utroligt stærke polymerlaminering mellem glas og solceller, eller en ny form for laminering, vil man kunne genanvende mere silicium og glas i hele og adskilte fraktioner. 

Den stærke polymer bruges for at sikre, at solcellepanelerne holder tætte i al slags vejr, som er en vigtig egenskab, men det gør det samtidig umuligt at splitte delene ad i en genanvendelsesproces. I dag bruges de nedknuste dele til smelteglasproces eller til vejfyldning.

Vindmøllevinger og deres udfordringer for genanvendelse

Op til 85% af de industrielle vindmøllers materialevægt kan genbruges i dag. Men rotordele inklusiv vingerne, som primært består af glasfiber og smelteplast i sammensmeltede sandwich-lag (glasforstærket thermoplast), er materialer der ikke kan adskilles og heller ikke genanvendes og, hvis ikke de f.eks. eksporteres, så ender de formentlig som vejfyld eller i deponi, når de er udtjent. 

Vindmøllevingerne udgør 3 % af den samlede vægt for en vindmølle. De er lavet af lette materialer for at opnå den aerodynamiske effekt. Til gengæld fylder de en del – og teknologien med større og mere effektive møller, særligt på havvindmøller, gør at vingerne bliver længere og derfor skal være mere holdbare. F.eks. producerer LM Wind Power en vinge på 107 meter til en 12 MW havvindmølle.  

Jeg har undersøgt, hvor mange vindmøller der i øjeblikket er tilsluttet elnettet i Danmark. Og beregnet et skøn over, hvor meget affald der kommer ud af rotorvingerne, og hvor meget vi kan se frem til i de kommende år. 

De nuværende tilsluttede vindmøller har en standard levetid på 25 år, så det er muligt at forudsige, hvornår de skal rives ned. I de 23 år, der er gået, siden de første vindmøller blev nedrevet, har dette resulteret i ca. 8.000 tons kompositaffald - hvilket er den type glasfiber, som vindmøllebladene er fremstillet af. Men i løbet af de næste 23 år kan vi se frem til ca. 61.000 tons. Det betyder, at vi får syv gange mere affald i fremtiden. Det er uden at medregne mængder fra spildproduktion. På verdensplan er et forsigtigt estimatet 43 millioner tons inden 2050 (University of Cambridge). Og på den måde kan man sige at der venter en CO2 regning, når de skal tages ned – både på logistik, genanvendelse og proces. 

Det, at teknologier som vindmøller og solceller giver os grøn energi, er vigtige redskaber i den grønne omstilling. Men det er vigtigt med rettidig omhu, at vi også indtænker i innovation, at når teknologierne skrottes, så skal materialerne kunne indgå i cirkulære materialestrømme. Hertil er der et behov for at forbedre de grønne teknologiers produktdesigns.

Kan vi knække kurvene for affald som ryger i deponi eller ender som fyld i veje?

På solceller – jo, bilindustrien har løst problemet med at undgå brug af bly i lodningerne i bilbatterier, så det må også kunne lade sig gøre hos solcelleproducenterne. Inspirationen er derude, f.eks. er de organiske solceller et godt eksempel på en helt ny generation af grøn teknologi, hvor bæredygtighed er tænkt ind fra begyndelsen. 

De indeholder ikke tungmetaller eller giftige materialer. Samtidig arbejdes der med at minimere materialeforbruget, og når de udvikler moduler, kan man i de underlag, som solcellerne ligger på, anvende bioplast eller genanvendelige materialer. Materialerne, som der arbejdes med, er bøjelige, hvilket gør det muligt at designe dem ind i bygninger og vinduer, fordi de er transparente.

På vindmøllervingerne er der endnu lange udsigter til kommercielle løsninger. En af de store barrierer for genanvendelse er forretningsperspektivet; man skal kunne regne på mængderne og med, hvornår de kommer. Lige nu kommer de i klumper med et par års mellemrum.

I Tyskland, hvor deponi af glasfibervinger er forbudt, har firmaet Veolia udviklet en metode, som nedknuser vingerne og blander dem med restpapir, for at opnå en brændbarhed på materialer, som så kan udnyttes til f.eks. varme, som sendes ud i fjernvarmenettet. 

Et andet firma som opererer i Tyskland, er Fibreglass Recycling Europe, som har udviklet kemiske processer, hvor glasfibrene kan genanvendes i cement. Det er ud fra ét bæredygtighedsprincip om at erstatte de rene naturressourcer såsom sand fra f.eks. vores kyster og i stedet genanvende glasfibrene fra vindmøllevingerne. Det har dog den udfordring, at det pt kræver en temperatur på over 450 grader for, at resin (epoxy) slipper glasfibrene – og så høje temperaturer kan kun opnås med fossile brændstoffer og er CO2 belastende. 

Det nye Zebra projekt med LM Wind Power går ud på at teste en ny form for resin, som slipper glasfibrene ved 200 grader – og derved kan bruges i et nyt vingedesign. Det skal endnu testes på Jules Verne instituttet i Frankrig om den type resin kan klare de forskellige kvalitetstest.  Der er således et stykke vej endnu til, hvad der er den bedste genanvendelsesløsning og ikke mindst på, hvilke designparametre, som der kan ændres på.

Afslutningsvis har jeg givet eksempler på nogle af de principper, som kan bruge når man tænker cirkulær økonomi. Men som udgangspunkt, bygger Design med Cirkulære Økonomiprincipper på systemtænkning; det betyder at designe hele systemet, ikke kun produkterne. At opnå mere cirkulære materialestrømme kræver ændring fra alle involverede i et produkts levetid, fra råvareleverandører til producenten, forhandleren, forbrugeren og bortskaffelses- og genanvendelsesfirmaerne, som om muligt kan bliver de nye vækstindustrier.