IMPLICAZIONI DELLA LEGISLAZIONE AMBIENTALE EUROPEA SUI SISTEM

Il flusso di rifiuti post cons umo e i s uoi impatti a mbientali rappresentano un pes o crescente per la nost ra società. Inoltre tali fluss i contengono spesso materiali rari o di valore che potrebbero essere recuperati in modo da chiudere i loro cicli di vita e riducendo l’ impatto associato al cons umo delle risorse naturali. Al fine d i affrontare tali problemi, co me s i è potuto vedere nel paragrafo precedente, l’Unione Europea ha e messo diverse nor mative e attuato varie politiche coerentemente con la strategia te matica s ulla prevenzione e il riciclaggio dei rifiuti.

L’ indus tria fotovoltaica, sebbene sia s tata fino ra esentata dalle principali direttive europee (WEEE e RoHS) al fine di incentivare le energie rinnovabili, non può ignorare le proble matiche legate alla ges tione sostenibile delle ris orse e dei rifiuti, specialmente se intende mantenere intatta la propria reputazione di “tecnologia sostenibile”.

Inoltre un eventuale inclus ione dei moduli nell’a mbito delle direttive WEEE e ROHS avrebbe sicura mente delle ripercuss ioni sull’ industria stessa, anche a livello econo mico, che potrebbero compro mettere la co mpetit ività della tecnologia.

4.2.1 Implicazioni della direttiva WEEE s ul fotovoltaico

all’allegato 1B in seguito alle quali tali dispos itivi potrebbero essere inseriti nel ca mpo di applicazione della nor mativa. Ques te eventuali future modifiche, volte ad includere i moduli fotovoltaici, avrebbero lo scopo di frenare la forte crescita attesa del volume di rifiut i derivanti da tali prodotti. È previsto tuttavia nella direttiva che prima di modificare l’allegato, la C ommiss ione dovrebbe cons ultare i produttori interessati. Va detto comunque che nel caso delle applicazioni di cons umo (ad ese mpio calcolatrici, orologi, radio e giocattoli a energia solare etc. etc. ) la direttiva WEEE viene già applicata. Per quanto riguarda invece gli inverter, non è sufficientemente chiaro se la direttiva li riguarda oppure no e pertanto è necessaria una maggiore chiarificazione al riguardo.

L’ applicazione della direttiva al settore fotovoltaico, renderebbe i produttori dei moduli res ponsabili dell’ intero ciclo di vita dei propr i prodotti, inclusa quindi la fase dell’end of life. Ess i pertanto sarebbero tenuti a provvedere all’organizzazione e al finanzia mento di s iste mi di take -back gratuito dei moduli, nonché all’ organizzazione e al finanziamento di adeguate attività d i trattamento e riciclaggio dei prodotti raccolti.

È importante tuttavia sottolineare il fatto che, per quanto riguarda i moduli fotovoltaici, gli obiettivi della direttiva WEEE possono essere raggiunti semplice mente recuperando e rius ando/riciclando il vetro di copertura e la cornice d’alluminio, che nei moduli s tandard rappresentano, come già visto nel capitolo 1, più del 80% del pes o del modulo. In altre parole, questo significa che la nor mativa, pur garantendo attraverso la s ua applicazione degli indiscutibili vantaggi rispetto allo s maltimento in discarica o negli inceneritori, no n incoraggia s ufficiente mente il riciclaggio di alto valo re (high value recycling), co me ad esempio il riuso /recupero dei wafer in s ilicio, la produzione dei quali co mporta una notevole spesa energetica, rinunciando cos ì inevitabilmente ai benefici aggiuntivi che sarebbero altrimenti conseguibili.

4.2.2 Implicazioni della direttiva R oHS sul fotovoltaico

Dato che questa direttiva s i applica agli AEE che rientrano nel campo di applicazione della direttiva WEEE, essa non ha attualmente alcuna influenza s ui moduli fotovoltaici e pertanto no n ci sono limitazioni s ull’ us o di sostanze pericolose nell’a mbito di tali prodotti. Inoltre la categoria “Strumenti di monitoraggio e controllo” è esonerata quindi ciò significa che gli inverter al mo mento non sono inclus i nella direttiva RoHS.

I sis temi fotovoltaici di conseguenza pos sono contenere [de Wild- Scholten et al., 2005]:

 Pio mbo nelle saldature delle bandelle che servono ad interconnettere le celle;

 Pio mbo nella parte vetrosa della pasta di metallizzazione;  Pio mbo nel vetro di copertura;

 Cadmio nelle celle al CdTe o nello stra to di CdS delle celle a l CIGS;

 Ritardanti di fiamma bro murati nella plastica che costituisce il vano dell’ inverter e della scatola di giunzione.

Analizziamo nel dettaglio gli impieghi delle sos tanze precedente mente menzionate.

Per interconnettere le celle si utilizzano delle particolari leghe per saldature: s i tratta tipicamente di leghe in s tagno-piomb o contenenti il 40% di pio mbo e con una temperatura di fus ione di 183°C. Il problema è che ques ti composti hanno un contenuto d i pio mbo s uperiore ris petto ai valori limite stabiliti dalla direttiva RoHS.

Sul mercato sono disponibili diversi tipi di leghe saldanti senza pio mbo (ad esempio Sn1 0 0, Sn9 7Ag3, Sn9 6 . 5Ag3 . 5, Sn9 6 . 5Ag3 . 0C u0 . 5) però un difetto di ques t’ ultime è che sono caratterizzate da temperature d i fus ione più elevate e quindi comportano un maggiore cons umo energetico con conseguenti maggiori costi. C iò inoltre

prodotto. Per tali ragioni le imprese produttrici di moduli fotovoltaici sono piuttosto restie ad utilizzarle anche se molte compagnie s i sono già convertite all’ uso delle leghe per saldatura senza pio mbo.

Il piombo viene impiegato anche nell’a mbito del process o di metallizzazione dei wafer di s ilicio: infatti la realizzazione d e i contatti elettrici delle singole celle prevede una fase caratterizzata dall’applicazione s ulle due s uperfici del wafer, mediante un processo di sta mpa, di particolari impasti a base di argento o alluminio, seguita da una fase s uccessiva di cottura. Per migliorare tale processo, in genere viene usata una pasta particolare, caratterizzata da una componete vetrosa contenente pio mbo.

Le tradizionali “paste di metallizzazione” impiegate a tal scopo presentano un contenuto di piombo superiore ai limiti imposti dalla direttiva RoHS.

Infine per proteggere le celle solari, s i utilizzano dei pannelli di vetro, che fungono da copertura anteriore, i quali possono contenere pio mbo. Va detto tuttavia che il piombo contenuto nel vetro dei componenti elettronici è esenta to dalla direttiva e quindi questo aspetto non dovrebbe avere implicazioni per il fotovoltaico. Ne l caso dei pannelli solari inoltre, l’eventuale contenuto di pio mbo ne l vetro non è in genere aggiunto intenzionalmente ma può essere presente in tracce con percentuali in peso comprese tra lo 0 e lo 0,001%, sulla base di alcune analis i effettuate s u tre different i tipologie di vetri per moduli fotovoltaici, prodotti nel 2004. I l contenuto di pio mbo nel vetro dipende quindi principalmente dalla purezza della ma teria prima utilizzata e in ogni caso rientra ne i limiti di legge.

Per quanto riguarda il cadmio, la direttiva europea 91/338/EEC no n proibisce l’ uso di tale sostanza nei moduli fotovoltaici in quanto, il cadmio contenuto nel C dS e nel C dTe è non metallic o.

Tuttavia nel cas o dei moduli basati sulla tecnologia del tellururo d i cadmio, s i vede necessaria un’esenzione dalla R oHS dato che il cadmio è presente nei componenti di base . Esso inoltre può essere

usato anche nello strato di CdS che caratterizza le ce lle al C IGS anche se numeros i gruppi di ricerca stanno lavorando allo s viluppo di celle al C IGS senza cad mio.

Infine per quanto riguarda i ritardanti di fiamma bromurati, ess i possono essere presenti nelle guaine dei cavi elettrici o nei rivestimenti di plas tica delle scatole di giunzione e degli altr i componenti che costituiscono il BOS. Il loro scopo è quello d i ridurre l’ infiammabilità dei prodotti nei quali vengono impiegati, prevenendo e ostacolando la propagazione della fiamma.

Si riporta in figura 2 una tabella riass untiva dei dati relativi a i contenuti di alcune delle s ostanze che secondo la direttiva RoHS presentano un’elevata pericolos ità per la salute e per l’ambiente e che potrebbero avere significativi impatti s ui process i di trattamento e di recupero/s maltimento dei rifiuti.

Contents in relation to the entire module

Details relating to homogenous material in accordance with RoHS

Cd Pb Cd Pb

c-Si - < 0,1% < 0,1% > 0,1% (solder) a-Si - < 0,1% < 0,1% > 0,1% (solder)

CIS < 0,1% < 0,1% > 0,1% (cadmium-containign parts) > 0,1% (solder) CdTe _{< 0,1% < 0,1% > 0,1% (CdTe film) > 0,1% (solder)}

Nella parte di s inistra della tabella, le percentuali di pio mbo e cadmio sono state calcolate con riferimento al peso compless ivo dell’ intero modulo. Nella parte di destra invece, esse sono state deter minate tenendo conto del concetto di materiale omogeneo: s i osserva in particolare che la concentrazione di pio mbo nei moduli cristallini (nelle saldature delle celle) e le concentrazioni di cad mio nei moduli al C IS (nelle parti contenenti cad mio, ad ese mpio lo strato di CdS) e nei moduli al C dTe (nel film di C dTe) s uperano i limiti fissati dalla direttiva.

I dati sono aggiornati al 2007 ma presentano delle incertezze dato che, per ragioni di fattibilità, ess i si riferiscono a dei “ moduli standard” pres i come riferimento e inoltre i futuri s viluppi della

Figura 2 - Dati sul contenuto di sostanze regolate dalla direttiva RoHS nei moduli FV Fonte: Sander et al., 2007

compos izione di tali moduli non pos sono essere previs ti con assoluta certezza.

Queste osservazioni devono co munque far ragionare in quanto dimos trano la presenza di sostanze pericolose all’ interno dei moduli fotovoltaici, e inoltre l’esclus ione di ques t’ ultimi dalla direttiva RoHS fa s i che i produttori non abbiano limiti nell’ utilizzare tali materiali e che non s iano s ufficientemente incentivati a sos tituirli con delle sostanze più ecologiche, causando cos ì gravi ripercuss ioni sull’ambiente e s ulla salute delle persone, in particolare durante la fase del «end of life».

L’ inclus ione dei moduli nel campo di applicazione di tale direttiva avrebbe sicura mente delle ripercuss ioni non trascurabili sull’ industria FV, poiché costringerebbe i produttori ad eliminare l’ uso delle sostanze regolamentate dai propri prodotti e poiché l’ individuazione di valide alternative ad esse richiederebbe notevoli risorse econo miche. Nonostante ciò, alcuni produttori hanno già intrapreso ques ta strada virtuosa.