Är återvinningsanläggningar redo för solceller innehållande nanotrådar?

Abstract

The rise of solar cells have been received with open arms as a renewable energy resource in Sweden. The new generation of solar cells containing semi conductive type III-V nanowires may pose, without proper safety measures, negative implications on health and the environment. In this study an overview of possible risks is considered in the waste management with solar cells containing nanowires. Also, a growth estimation of installed solar cells and number of solar cells directed to the waste management in the future was made by analyzing available data. The result revealed that both the Swedish powergrid system and waste management can expect an increased quantity of solar cells in the future. In order to understand how solar cells are treated and identify possible risks with solar cells containing nanowires in the waste management an interview with a waste management corporation was performed. From the interview, possible risks were identified and mapped in the treatment process at waste management of solar cells e.g. when treating solar cells by deconstruction or separation. The waste management methods could possible lead to exposure of nanowires if adequate safety measures are not adopted when treating the next generation solar cells. It is at great importance to further increase the knowledge of risks and treatment methods in the waste management in order to avoid future health inconveniences.

Popular Abstract (Swedish)

Framtidens generation av solceller innehåller nanotrådar, men vilka risker kan materialet utgöra på återvinningsanläggningar?

De mycket små semikonduktiva nanotrådar effektiviserar framtidens solceller och det är möjligt att nästa generations solceller kommer bli en vanlig syn i samhället. Men, aktuell forskning pekar på att nanotrådarna har farliga egenskaper för människors hälsa och miljö. Det är viktigt att inte glömma att dessa solceller kommer hamna på återvinningsanläggningar efter att dem tjänat sitt syfte och då gäller det att utvidga kunskapen om nanotrådar och utveckla strategier för att hantera materialet på ett lämpligt sätt.
Den här spännande studien lyfter fram vad aktuell forskning visar om semikonduktiva nanotrådar, en typ av halvledande material, och vilka toxiska egenskaper dessa nanotrådar kan medföra. Studien visar också, genom att analysera data, två olika tillväxtscenarier för effekt och antal installerade solceller i framtiden i Sverige. De två tillväxtscenarierna, linjär och expontentiell, visar på en tydlig ökning av solceller. Detta innebär också att återvinningsanläggningar i framtiden kommer att ta emot många uttjänta solceller i framtiden och idag finns ingen strategi för hur man ska gå till väga. Det innebär att en ökad mängd solceller som potentiellt innehåller nanotrådar kan medföra risker som skapar olägenheter för miljö och hälsa.
Resultatet från den genomförda dataanalysen av solcellsdata visar att sannolikt kommer den senaste tidens kraftiga tillväxt av solceller fortsätta att öka. Tillkomsten av solceller i samhället har skett under en långsam takt, antalet installerade solceller i elnätet för året 1992 uppskattas i den här studien bara vara cirka 50 stycken men fortsatt öka till cirka 7500 stycken för året 2015. Det är kanske inte så mycket på 23 år men nu har det skett en stor förändring. För åren 2016-2018 har solceller ökat mycket kraftigt till ungefär 25 000 stycken vilket är en stor skillnad mot tidigare år med långsam tillväxt.
Man kan jämföra solcellers och vindkraftens tillväxt med varandra eftersom båda är förnyelsebara energikällor. Vindkraft har följt en mer linjär och långsam utveckling. De senaste åren med den kraftiga ökningen av solceller visar på att solceller har större möjligheter för tillväxt, kanske beror det på att solceller inte begränsas av buller eller förstörelser av den estetiska landskapsbilden som vindkraft kan göra.
Semikonduktiva nanotrådar innehåller väldigt små sammansatta trådar och bildar tillsammans en längre kedja. Medcinsk forskning har påvisat att nanotrådar kan ha hälsovådliga effekter genom att aktivera makrofager, en typ av immuncell som neutraliserar hot mot kroppen, till ”frustrerade makrofager” vilket kan leda till sjukdomar hos människor. Nanotrådar är troligen inte bara farliga för människor, en annan studie genomförde ett experiment där man exponerade daggmaskar för nanotrådar och observerade toxiska egenskaper av nanotrådar i organismen vilket kan innebära negativa konsekvenser vid utsläpp till ekologiska system.
Arbetet i den här studien belyser möjlig problematik med en ny typ av produkt, solceller innehållande nanotrådar, där tidigare generationer av solceller utvecklats kraftigt i antal dem senaste åren. Hur behandlingen av solceller, som potentiellt kan innehålla nanotrådar i framtiden, sker vid återvinningsanläggningar är viktigt att redogöra för att bedöma vilka potentiella risker nanotrådar i solceller utgör. Konsekvenserna med en bristande behandlingsmetod riskerar att leda till sjukdomar och skapa olägenheter för miljö och hälsa.

• author: Kask Ogenblad, Ludvig
• supervisor: Martijn van Praagh
• organization: Studies in Environmental Science
• alternative title: En studie om halvledarnanotrådars risker vid avfallshantering
• course: MVEM03 20191
• year: 2020
• type: H1 - Master's Degree (One Year)
• subject: Earth and Environmental Sciences
• keywords: Solceller återvinningsanläggning nanotrådar
• language: Swedish
• id: 9001864
• date added to LUP: 2020-01-21 09:28:19
• date last changed: 2020-01-21 09:28:19