Xử lý tấm quang điện ‘hết hạn’: Bài toán có đơn giản?

Cấu tạo của pin năng lượng mặt trời.

Có thể tái chế, nhưng sẽ đắt

Hai công nghệ tấm quang điện được sử dụng rộng rãi là công nghệ màng mỏng và công nghệ đơn/đa tinh thể.

Một tấm quang điện (solar panel) được cấu tạo và bao gồm các vật liệu chính như khung được làm bằng nhôm, kính cường lực. Tế bào quang điện (solar cell) là tấm silic dạng đơn/đa tinh thể hoặc màng silic mỏng. Kính cường lực và tế bào quang điện được sản xuất từ cát với thành phần chủ yếu là oxit silic (SiO2) thường dùng để sản xuất các đồ dùng như chai lọ thủy tinh đựng thức ăn. Lớp màng bao bọc EVA là loại vật liệu polymer kết hợp giữa Ethylene và Acetate, đã được ứng dụng rộng rãi trong ngành may mặc, giày dép, công nghiệp phụ trợ.

Đối với công nghệ silic đơn/đa tinh thể thì nó chỉ là silic nên nhìn chung không có vấn đề gì về chất thải nguy hại. Quá trình thải có thể có nguy hại là các thành phần điện, điện tử liên quan đến cấu trúc kết nối, điều khiển các tế bào.

Các dự án điện mặt trời bắt đầu được thực hiện rầm rộ từ thập kỷ 20 với các loại tấm quang điện có đời sống 20 - 30 năm tùy từng loại, nên bây giờ thế giới mới rộ lên vấn đề xử lý tấm quang điện phế thải.

Cơ quan Năng lượng tái tạo quốc tế dự báo đến năm 2050 thế giới sẽ có 78 triệu tấn tấm quang điện hết hạn sử dụng, trong khi mỗi năm có thêm 6 triệu tấn. Nếu không tìm cách thu hồi các kim loại quý thì tất cả số lượng tấm quang điện sẽ phải đem chôn - tức là thế giới vẫn chưa tìm ra cách xử lý với chi phí chấp nhận được.

Năm 2020, giá mua điện của Tập đoàn Điện lực Việt Nam (EVN) với dự án điện mặt trời nổi là 1.783 đồng/kWh và giá mua điện mặt trời trên mái nhà là 1.943 đồng/kWh. Nếu tính đến chi phí xử lý tấm quang điện phế thải vào giá thành thì chưa chắc chủ đầu tư đã có lãi.

Trong nguyên tắc 3R (Reduce: giảm thiểu, Reuse: tái sử dụng và Recycle: tái chế), việc tái chế có chi phí cao nhất và đòi hỏi công nghệ nhiều nhất nên là giải pháp cuối cùng. Không may là đối với tấm quang điện phế thải, giảm thiểu và tái sử dụng không phù hợp, nên đành phải xét đến tái chế.

Tấm quang điện hết hạn có phải là chất thải độc hại?

Có lẽ vì lấn cấn với chi phí tái chế cao nên các chủ đầu tư muốn tránh né. Từ đó có tranh cãi liệu tấm quang điện phế thải có phải là chất độc hại hay không - tức là có cần phải tái chế hay không? Câu trả lời cho phần lớn trường hợp thiên về: “Có”.

Trên thế giới, quá trình sản xuất tế bào tấm pin mặt trời (PV) sử dụng một số vật liệu nguy hại, chủ yếu để làm sạch bề mặt chất bán dẫn. Những hóa chất này, tương tự như những hóa chất được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn nói chung, bao gồm axit clohydric, axit sulfuric, axit nitric, hydro florua, 1,1,1-trichloroethane và axeton. Số lượng và loại hóa chất được sử dụng phụ thuộc vào loại tế bào PV, lượng làm sạch cần thiết và kích thước của tấm silicon.

Ngoài ra, người lao động cũng phải đối mặt với việc hít phải bụi silicon. Do đó, các nhà sản xuất PV phải đảm bảo rằng công nhân không bị tổn hại khi tiếp xúc với các hóa chất này và các sản phẩm thải ra từ quá trình sản xuất được xử lý đúng cách.

Nếu không được xử lý và tiêu hủy đúng cách, những vật liệu này có thể gây ra các mối đe dọa đến môi trường, hoặc sức khỏe cộng đồng. Tuy nhiên, người ta cũng muốn những vật liệu quý hiếm và có giá trị cao này được tái chế thay vì vứt bỏ.

Muốn biết tấm quang điện phế thải cụ thể nào đó có phải là chất thải nguy hại không thì cần tra cứu pháp quy Việt Nam.

Ví dụ, QCVN 07:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại đưa ra các ngưỡng đối với kim loại.

Như vậy, ta cần so sánh hàm lượng kim loại và các hợp chất trong tấm quang điện phế thải với các ngưỡng ghi trong QCVN 07:2009/BTNMT. Chỉ cần một thông số vượt ngưỡng thì loại tấm quang điện phế thải cụ thể ta đang xem xét phải được xem là chất phế thải nguy hại.

Tuy nhiên, các thông số trong EXHIBIT 2 được tính bằng phần trăm (%), trong khi các ngưỡng trong QCVN 07:2009/BTNMT được tính bằng phần triệu (ppm).

Ví dụ: Trong khi ngưỡng của Selenium là 20 ppm thì Selenium trong tấm quang điện CIGS là 0,52%, tức 5.200 ppm - gấp 260 lần. Theo cách so sánh này thì tấm quang điện CIGS là chất thải nguy hại.

QCVN 07:2009/BTNMT ghi chú Selenium (#) là “thành phần nguy hại đặc biệt (có tính chất cực độc hoặc có khả năng gây ung thư hay gây đột biến gen rất cao) với ngưỡng hàm lượng tuyệt đối nhỏ hơn hoặc bằng 100 ppm”.

Xin lưu ý: Trong bảng thành phần vật liệu nói trên, theo các thông số trong EXHIBIT 2: Cột đầu tiên đối với Crystalline Si Solar panels, thành phần không có CdTe, không có chì (Pb), không có Gallium, không có Selenium.

Bộ Công Thương cho biết, hiện nay, tất cả 106 dự án ở Việt Nam đang vận hành đều dùng loại tấm panel này (đơn/đa tinh thể). Câu hỏi được đặt ra: “Tấm panel này” là Crystalline Si Solar Panel, hay CIGS module solar panel? Vì hai loại này có sự khác nhau.

Theo tôi hiểu, loại PV đang dùng ở Việt Nam là Crystalline Si Solar panels. CIGS thuộc về công nghệ màng mỏng (thin film), công nghệ này nhìn chung không áp dụng tại Việt Nam vì hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời thấp.

Đối với công nghệ silic đơn/đa tinh thể thì nó chỉ là silic nên nhìn chung không có vấn đề gì về chất thải nguy hại. Quá trình thải có thể có nguy hại là các thành phần điện, điện tử liên quan đến cấu trúc kết nối, điều khiển các tế bào. Thành phần này cũng nhiều và có thêm những yếu tố đất hiếm để nâng cao khả năng truyền dẫn.

Như vậy, cần hiểu rõ để tránh “vơ đũa cả nắm” đối với các loại panel khác mà thực tế hiện nay chưa sử dụng tại Việt Nam để công luận không ngộ nhận.

Giải pháp

Theo quy định của Liên minh châu Âu (EU), các chủ đầu tư phải tìm cách tái chế tấm quang điện nhằm lấy lại các kim loại có giá trị, qua đó giảm thiểu chất độc hại. Nhưng EU chỉ yêu cầu 85% thu hồi tấm quang điện thải trong đó 80% tái chế - tức là chỉ khoảng hai phần ba lượng vật liệu hữu ích trong tấm quang điện được tái chế. Sự giới hạn này có lẽ là do việc trợ giá có giới hạn.

Ấn Độ, Nhật Bản và Úc cũng yêu cầu tái chế. Mỹ chưa có yêu cầu này thành luật, tuy có ước tính 10% lượng tấm quang điện được tái chế. Phần còn lại được đem chôn, hoặc xuất khẩu sang các nước nghèo có quy định bảo vệ môi trường lỏng lẻo. Riêng bang Washington có luật giảm thuế cho điện mặt trời, nhờ đó các chủ đầu tư có thể thực hiện tái chế. Có công nghệ tái chế được cho là có thể thu hồi đến 90% vật liệu hữu ích.

Vấn đề là phải giải đáp các câu hỏi khi thực hiện tái chế:

Thứ nhất: Các chủ đầu tư chịu trả chi phí này không? (Nên nhớ họ có thể phải thuê bên ngoài làm việc này chứ họ chưa thể làm được).

Thứ hai: Khi đưa vào hạch toán, tính đúng tính đủ các chi phí thì điện mặt trời sẽ lời, lỗ ra sao?

Thứ ba: Nhà nước sẽ bù lỗ tiền điện mặt trời bao nhiêu, còn người dùng điện trả bao nhiêu?

Thứ tư: Chi phí chuyên chở tới nơi xử lý sẽ ra sao?

Có lẽ vì lấn cấn với chi phí tái chế cao nên các chủ đầu tư muốn tránh né. Từ đó có tranh cãi liệu tấm quang điện phế thải có phải là chất độc hại hay không - tức là có cần phải tái chế hay không? Câu trả lời cho phần lớn trường hợp thiên về: “Có”. Chính vì vậy mà EU mới bắt buộc tái chế tấm quang điện phế thải, bằng không chẳng ai chịu làm.

Riêng các công ty nhận tái chế tấm quang điện phế thải, một phần quảng cáo có cánh về công nghệ của họ, một phần muốn giấu bí mật nghề nghiệp, nên ta khó xác định công nghệ tái chế thật sự hiệu quả đến đâu so với chi phí phải bỏ ra.

Còn đối với các hộ có hợp đồng bán điện mặt trời trên mái nhà thì ta sẽ tính sao với các tấm quang điện phế thải của họ? 

TS. TÔ VĂN TRƯỜNG