Pin năng lượng mặt trời và những tác động đến môi trường
Thế giới đang nỗ lực không ngừng tìm kiếm năng lượng bền vững, giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Trong số những chiến lược ấy thì công nghệ sử dụng năng lượng tái tạo từ pin mặt trời vẫn đang là chủ đề nhận được nhiều sự chú ý nhất. Pin năng lượng mặt trời được tạo ra từ nhiều loại vật liệu khác nhau như nhôm và silicon, có thể gây hại nghiêm trọng tới môi trường nếu không được xử lý đúng cách.
Được truyền thông rộng rãi bởi các đơn vị phân phối, việc sử dụng năng lượng mặt trời là vật liệu bền vững, an toàn, thân thiện với môi trường. Pin mặt trời ngày càng trở nên dễ sản xuất hơn, cùng với đó là ngày càng trở nên nhỏ gọn và dễ di chuyển, lắp đặt cũng như tháo dỡ. Tuy nhiên, những thiệt hại từ hoạt động sản xuất và chất thải từ ngành công nghiệp điện mặt trời đang gây nên sự ô nhiễm môi trường nghiêm trọng hơn so với việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch.
Giống như mọi loại vật chất, để sản xuất nên pin mặt trời đều cần nguyên liệu thô. Đối với pin mặt trời, có nhiều vật liệu để cấu thành nên nhưng chủ yếu từ loại silicon đặc biệt. Đây là vật liệu phong phú nhất trên Trái đất. Trong hầu hết trường hợp, nguồn silicon thô ở dạng silicon dioxide hay còn gọi là silica.
Silica, tương tự như amiăng, chúng có thể tiềm ẩn nguy cơ sức khỏe nếu con người hít phải các hạt nhỏ này như bệnh bụi phổi silic. Cũng như bệnh bụi phổi amiăng, bụi phổi silic có thể gây suy phổi và tử vong. Trong khi sản xuất pin mặt trời, silica cần được tinh chế thành dạng tinh khiết hơn như silicon cấp luyện kim. Điều quan trọng cần lưu ý là vật liệu này được sử dụng cho nhiều thành phần điện nhưng là thành phần chính trong sản xuất bảng điều khiển năng lượng mặt trời.
Quá trình sản xuất loại silicon này diễn ra trong các lò nung khổng lồ, tiêu tốn nhiều năng lượng để duy trì hoạt động. Trong hầu hết trường hợp, năng lượng được cung cấp thông qua quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch trực tiếp hoặc các trạm phát điện cung cấp cho lưới điện. Điều này đặc biệt đúng với những quốc gia vẫn phụ thuộc nhiều vào nhiên liệu hóa thạch để sản xuất điện.
Bản thân quá trình sản xuất silic cấp luyện kim cũng tạo ra nhiều khí độc hại như SO2, N20, CO2… Mặc dù phát thải ở mức độ tương đối thấp nhưng việc sản xuất ở mức độ tương đối thấp nhưng nếu sản xuất với quy mô lớn có thể tạo ra đáng kể lượng chất này (ví dụ như mưa axit…)
Tuy nhiên, đây chỉ là bước khởi đầu để làm bảng điều khiển mới, silicon cấp luyện kim này cần được xử lý thêm. Chúng có thể kết hợp với axit clohydric để tạo thành trichlorosilane, tiền chất chính của silicon siêu tinh khiết trong ngành công nghiệp bán dẫn.
Việc sản xuất pin mặt trời không dừng lại ở đó, để chế tạo bảng điều khiển năng lượng mặt trời còn cần thêm một số bước như đúc khuôn polysilicon sau đó tạo thành các tấm mỏng. Các tấm silicon mỏng sau đó được pha trộn với nhiều chất như gali, cadmium, asen, antimon, bitmut, lithium, v.v., để có thể tạo hiệu ứng quang điện. Hầu hết trong số này theo đúng nghĩa của chúng đều có khả năng nguy hiểm cho môi trường. Quá trình này cũng cần sử dụng phosphoryl clorua có độc tính cao và khả năng ăn mòn lớn. Không chỉ vậy, các bước này còn sử dụng nhiều hóa chất nguy hiểm hơn, trong đó có axit flohydric. Đây là một trong những loại axit mạnh nhất trên thế giới và rất nguy hiểm nếu không được xử lý đúng cách. Hiện nay có thể thay thế axit flohydric bằng natri hydroxit nhưng hóa chất này cũng có những vấn đề cố hữu của riêng nó.
Sản xuất bảng PV còn tiêu tốn rất nhiều nước. Nước được sử dụng cho nhiều mục đích trong quá trình, từ làm mát, xử lý hóa chất cũng như ngăn chặn ô nhiễm không khí. Để cung cấp cho bạn một cái nhìn sơ bộ về lượng nước sử dụng thì cứ 230 – 550 megawatt có thể “ngốn” tới 1,5 tỷ lít nước để kiểm soát bụi trong quá trình sản xuất. Họ cũng có thể sử dụng đến 26 triệu lít nước hàng năm để rửa bảng điều khiển trong quá trình hoạt động. Nếu lượng nước ngầm hoặc nước mặt bị tiêu tốn nhiều sẽ tác động trực tiếp đến môi trường.
Điện năng được chuyển đổi từ ánh sáng mặt trời có thể coi là “xanh” nhưng có một số mặt trái khi đặt các tấm bảng điều khiển ngoài môi trường. Ví như việc lắp đặt tấm pin mặt trời quy mô lớn cần nhiều không gian. Điều này có thể tác động đến hệ sinh thái địa phương trong thời gian ngắn nhưng cũng có thể ảnh hưởng lâu dài đến môi trường sống của các loài động thực vật bản địa.
Việc giải phóng mặt bằng quy mô lớn để lắp đặt tấm pin mặt trời thường dẫn đến việc nén chặt đất và thay đổi các kênh thoát nước tự nhiên. Nếu không có các thảm thực vật tự nhiên thì có thể dẫn đến sự gia tăng xói mòn đất và nước chảy trên bề mặt. Cũng giống như nạn phá rừng, điều này có thể gây hại cho hệ sinh thái địa phương về lâu dài.
 |
| Rác thải pin mặt trời ảnh hưởng tới môi trường sống |
Ngoài ra, các tấm pin mặt trời có chứa một số chất lỏng khá nguy hiểm để truyền nhiệt từ bảng điều khiển. Một số khác, hệ thống đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời quy mô gia đình thường sử dụng chất chống đông có độc tính thấp như polypene glycol. Những đường ống, máy bơm hay các thiết bị phụ trợ khác có thể bị hỏng theo thời gian dẫn đến rò rỉ các chất lỏng ra môi trường và có thể gây hại.
Việc thải bỏ các tấm pin mặt trời cũng là một vấn đề nan giải và gặp nhiều khó khan. Hầu hết các nhà máy tái chế năng lượng mặt trời chỉ đơn giản là loại bỏ bạc và đồng có giá trị khỏi các tế bào quang điện, sau đó tái chế kính và vỏ nhựa bị ô nhiễm bằng cách đốt chúng trong lò xi măng. Vì quá trình này tốn kém cả mặt tài chính và thời gian, nên các công ty năng lượng mặt trời thường sẽ chỉ đưa các tấm pin đã hỏng hoặc hết hạn vào bãi chôn lấp hoặc xuất khẩu chúng sang các nước thuộc thế giới thứ ba. Để giải quyết vấn đề này, nhiều quốc gia và khu vực đã đưa ra luật và tiêu chuẩn liên quan đến việc thải bỏ các tấm pin mặt trời một cách thích hợp. Ví dụ, chỉ thị về Chất thải Điện và Điện tử (WEEE) của Liên minh Châu Âu đưa ra các hướng dẫn chính xác về việc thu thập, xử lý, tái chế và thu hồi các tấm pin mặt trời. Trong khi đó, Đạo luật Phục hồi và Bảo tồn Tài nguyên Mỹ (RCRA) quy định việc xử lý và tiêu hủy nhiều chất thải nguy hại, trong đó có một số loại tấm pin mặt trời. Nhiều quốc gia và khu vực yêu cầu tái chế tấm pin mặt trời để đảm bảo xử lý đúng cách, thu hồi các vật liệu có giá trị và giảm thiểu lượng rác thải được đổ vào các bãi chôn lấp. Vì lý do này, những tổ chức lắp đặt và bảo trì hệ thống pin mặt trời phải hiểu rõ trách nhiệm của mình trong việc đảm bảo xử lý phù hợp. Tuy nhiên, bất chấp các nước đã đưa ra quy định, dữ liệu chỉ ra rằng chưa đến 10% số tấm pin đã ngừng hoạt động ở Mỹ được tái chế . Tương tự như vậy, tỷ lệ tái chế các tấm pin mặt trời ở Liên minh Châu Âu là khoảng 10%, mặc dù luật pháp EU quy định các nhà sản xuất tấm pin mặt trời phải thu hồi tối thiểu 80% khối lượng của mỗi tấm pin. Tệ hơn nữa, các nỗ lực tái chế tấm pin mặt trời vẫn còn ở giai đoạn đầu và có thể tiến triển không đủ nhanh để loại bỏ những thiệt hại đã gây ra.
Do sự hiện diện của các chất có khả năng gây hại cho con người, chẳng hạn như chì và cadmium, việc xử lý thích hợp vẫn rất quan trọng. Nhiều hãng tin về năng lượng tái tạo cảnh báo rằng một số chủ sở hữu có thể loại bỏ các tấm pin mặt trời như rác thải rắn khi chúng không còn hoạt động. Theo ước tính của Cơ quan Năng lượng tái tạo quốc tế (IRENA), thế giới có thể chứa 78 triệu tấn rác chỉ từ các tấm pin mặt trời vào năm 2050 .
Dù thế nào đi nữa, điều quan trọng vẫn là đảm bảo các tấm pin mặt trời được tái chế hoặc lưu trữ thích hợp để tránh chúng bị đưa vào bãi chôn lấp và gây hại lâu dài cho môi trường. Mối lo ngại về việc thiếu đất cho các dự án năng lượng gió và mặt trời tiếp tục gia tăng khi toàn cầu hướng tới các nguồn năng lượng tái tạo. Một trong những trở ngại lớn nhất đối với việc chấp nhận rộng rãi các công nghệ này là yêu cầu về những vùng đất rộng lớn để triển khai chúng. Mối quan tâm chính là các mục đích sử dụng đất khác, chẳng hạn như nông nghiệp và bảo tồn, có thể phải đối mặt với sự cạnh tranh từ nhu cầu về cho các dự án điện tái tạo. Tuy nhiên, quá trình tìm kiếm vùng đất thích hợp cho các dự án gió và mặt trời vẫn tiếp tục trên toàn thế giới, đặc biệt khi các quốc gia nỗ lực đạt được các cam kết về khí hậu và loại bỏ dần nhiên liệu hóa thạch. Do đó, các dự án năng lượng tái tạo quy mô lớn có thể gây ra vấn đề về sử dụng đất./.