Zonnepaneelafval: het afvalprobleem

De afgelopen jaren is de bezorgdheid toegenomen over wat er gebeurt met zonnepanelen aan het einde van hun levensduur.

Zorgwekkend zijn bijvoorbeeld de volgende uitspraken:

• Het probleem van zonnepanelen zal over twee of drie decennia met volle kracht tot uitbarsting komen en het milieu na de productie van deze panelen nogmaals zwaar vervuilen, aangezien het gaat om een enorme hoeveelheid afval die niet gemakkelijk te recyclen is.
• Zonnecellen produceren per eenheid energie 300 keer meer giftig afval dan kerncentrales. Als zonne- en kerncentrales in de komende 25 jaar dezelfde hoeveelheid elektriciteit produceren en het afval op een voetbalveld wordt opgestapeld, zou het nucleaire afval de hoogte van de scheve toren van Pisa (53 meter) bereiken, terwijl het afval van zonne-energie de hoogte van meerdere Mount Everests (8’848 meter) zou bereiken.
• In tegenstelling tot eerdere aannames kunnen schadelijke stoffen zoals lood of kankerverwekkend cadmium over een periode van meerdere maanden door regenwater bijna volledig uit brokstukken van zonnepanelen worden uitgespoeld. Bovendien is vastgesteld dat zelfs regenwater cadmium uit een intact zonnepaneel kan spoelen.
• In landen zoals China, India en Ghana verbranden mensen die in de buurt van stortplaatsen voor elektronisch afval wonen, vaak het afval om de waardevolle koperdraden voor doorverkoop te redden. Aangezien bij dit proces plastic verbrand moet worden, bevat de daarbij ontstane rook giftige dampen die bij inademing kankerverwekkend en teratogeen (geboorteafwijkingen veroorzakend) zijn.
• Het grootste probleem bij afval van zonnepanelen is waarschijnlijk de enorme hoeveelheid. Omdat zonlicht verdund en diffuus is, zijn grote collectoren nodig om de zonnestralen op te vangen en om te zetten in elektriciteit. Deze grote oppervlakken vereisen een veelvoud aan materialen (glas, zware metalen en zeldzame aardmetalen) in vergelijking met andere energiebronnen.
• Om de afvalverwerkers ervan te overtuigen meer zonnepanelen te recyclen, zijn opnieuw enorme subsidiebedragen nodig.

Veel consumenten zijn zich niet bewust van de giftigheid van de materialen in bepaalde panelen en de manier waarop deze worden verwerkt.

Kopermijnbouw: de grootste hoeveelheden toxisch afval

Op één enkel zonnepaneel komt ruim 1 kilogram koper – en ongeveer 200 kilogram mijnbouwslib. Dit slib, ook wel tailings genoemd, bestaat uit fijngemalen erts, opgelost in sterke zuren, basen of andere oplosmiddelen. Dit brouwsel bevat veel arseen, cadmium, kwik, lood en andere zware metalen. Dit mijnbouwslib wordt zelfs in geïndustrialiseerde landen meestal opgeslagen in enorme open bekkens, en soms rechtstreeks in rivieren 'geloosd' – vooral in verre landen.

Volgens cijfers van het Internationaal Energieagentschap (IEA) bevat een elektrische auto ongeveer 53 kilogram koper – meer dan het dubbele van een auto met verbrandingsmotor. In een zonne-installatie met een vermogen van 1 megawatt is 2,8 ton koper verwerkt. En voor een gemiddelde windturbine op land met een aangenomen vermogen van 3 megawatt is ongeveer 8,7 ton koper nodig.

Wereldwijd veroorzaakt de zonne-energiesector ongeveer 100 miljoen ton kopertailings – per jaar. Omdat ze niet radioactief zijn, dat wil zeggen niet vervallen, blijven ze tot het einde der tijden onveranderd toxisch.

Een voorbeeld hiervan is Cerro de Pasco in Peru, waar nabijgelegen waterbronnen 3’200-maal meer cadmium, 6’000 maal meer ijzer, 200 maal meer mangaan en 197 maal meer zink bevatten dan de nationale wettelijke grenswaarden. In het water worden ook lood, arseen en kwik aangetroffen. Deze schadelijke stoffen veroorzaken kanker, nierschade, onvruchtbaarheid en neurologische aandoeningen. Lood heeft de hersenontwikkeling, sociale vaardigheden en de taal- en motorische vaardigheden van kinderen beschadigd. De mijnbouwactiviteiten vervuilen hun waterbronnen en verminderen hun levenskwaliteit.

Bij de overgrote meerderheid van de 45 kopermijnen, die samen ongeveer de helft van de wereldwijde productie voor hun rekening nemen, stelde een onderzoek van het Duitse Umweltbundesamt een 'hoog risicopotentieel' vast. Vooral op het gebied van 'voorwaarden voor zure mijnwaters', 'ontstaan van zware metalen', 'gebruik van hulpstoffen' (giftige oplosmiddelen) en 'mijnbouwafval'.

Dat kopermijnbouw verwoestende gevolgen kan hebben, blijkt ook uit het voorbeeld van de Antapaccay-mijn in Peru. Deze is in handen van de Zwitserse grondstoffengigant Glencore. Recente rapporten van de Peruaanse autoriteiten toonden een verontrustende mate van vervuiling: in de bodem, in planten en dieren, in de lucht en in het water werden verhoogde waarden zware metalen en schadelijke stoffen vastgesteld. Veel mensen die in de regio wonen, melden vaak voorkomende ernstige ziektegevallen zoals kanker, longschade of bloedarmoede.

Daarbij komt nog het immense energieverbruik voor de winning van de grondstoffen en de productie van zonnepanelen, plus de meervoudige transporten in de toeleveringsketens van grondstoffen en halffabricaten over meerdere continenten.

Kopermijnbouw produceert de grootste hoeveelheden toxisch afval op deze planeet, staat terecht in de NZZ. De technologieën van de energietransitie zijn allesbehalve groen.

Recycling: duur en nauwelijks rendabel

Fabrikanten verlagen de productiekosten van zonnepanelen door het zilvergehalte in hun panelen te verminderen. Hoewel zilver maar een klein deel van de massa van een zonnepaneel uitmaakt, is het verantwoordelijk voor ongeveer 47 procent van de waarde, wat voor recyclers de prikkel verkleint om een paneel te recyclen. Zilver is aanzienlijk meer waard dan andere herbruikbare bestanddelen zoals aluminium, koper, silicium en glas. Fabrikanten kunnen het zilvergehalte verlagen door het met behulp van inktjet- en zeefdruktechnologie te vervangen door een combinatie van koper, nikkel en aluminium. Verder zetten ze in op slimmere productietechnieken, waarmee de vereiste minimale hoeveelheid zilver preciezer kan worden vastgesteld. De afname van het zilvergehalte maakt recycling vanuit waardeperspectief moeilijker, omdat er minder zilver uit de panelen kan worden teruggewonnen.

Zonnecellen, die een levensduur van 20 tot 30 jaar hebben, verliezen na verloop van tijd aan productiviteit. Het Internationaal Agentschap voor Hernieuwbare Energie schatte al dat eind 2016 wereldwijd ongeveer 250'000 ton zonnepaneelafval ontstond, en dat dit aantal zeker nog fors zal stijgen. Zonnepanelen kunnen met name lood of cadmium bevatten, en andere giftige chemicaliën, die niet kunnen worden verwijderd zonder het gehele paneel te demonteren.

Wereldwijde afvalcrisis: van Europa tot Azië

In Europa zijn fabrikanten van zonnepanelen verplicht om zonneafval aan het einde van de gebruiksduur te verzamelen en te verwerken. De meeste panelen worden echter in China geproduceerd en geïmporteerd. Chinese zonnepanelen hebben een verwoestende milieubalans.

In Zwitserland wordt op zonne-installaties een vooruitbetaalde recyclingheffing geheven, maar het gevaarlijke afval wordt vervolgens in Frankrijk of Duitsland gerecycled. Volgens de Deutsche Umwelthilfe zal er tot 2030 alleen al in Duitsland ongeveer een miljoen ton zonneafval zijn. Ondanks deze wet is het recyclingpercentage voor fotovoltaïsche panelen in de EU niet beter dan in de VS – het ligt rond de 10%.

Het aluminium uit de frames en koper uit de kabels worden in Duitsland gerecycled. Het glas wordt met andere stoffen vermengd, maar alleen tot glaswol verwerkt, dat later niet meer opnieuw gerecycled kan worden. Dit komt doordat vooral het glas uit de panelen van relatief lage kwaliteit is. Het kan niet worden gebruikt in toepassingen waarvoor hoogwaardig glas nodig is, zoals bij de productie van nieuwe zonnepanelen.

Volgens de Britse regering zijn er ook in Groot-Brittannië tientallen miljoenen zonnepanelen. Maar het ontbreekt aan de speciale infrastructuur om ze te slopen en te recyclen.

Australië is een van de landen met het hoogste gebruik van zonne-energie op huisdaken ter wereld. Momenteel belanden bijna alle defecte of verlopen zonnepanelen op vuilstortplaatsen.

In november 2016 gaf het Japanse ministerie van Milieu een waarschuwing af dat de hoeveelheid jaarlijks in Japan geproduceerd zonnepaneelafval tot 2040 waarschijnlijk zal stijgen van 10.000 naar 800.000 ton, en dat het land geen plan heeft voor een veilige verwerking. Volgens een gepubliceerd rapport zou het 19 jaar duren voordat Toshiba Environmental Solutions al het zonneafval dat Japan tot 2020 heeft geproduceerd, zou kunnen recyclen. Tot 2034 zal de jaarlijkse afvalhoeveelheid 70 tot 80 keer hoger zijn dan in 2020.

China heeft meer zonne-energiecentrales dan enig ander land, exploiteert ongeveer twee keer zoveel zonnepanelen als de Verenigde Staten en heeft ook geen omvattend of duurzaam plan voor de verwerking van de oude panelen. Chinese en Japanse experts zijn het erover eens: als een recyclingfabriek elke stap precies volgens voorschrift uitvoert, kunnen de producten uiteindelijk duurder zijn dan nieuwe grondstoffen.

Niet alleen in de meeste Amerikaanse staten worden zonnepanelen als gevaarlijk afval geclassificeerd. Het grootste deel van de panelen is gebaseerd op kristallijn silicium; vooral oudere panelen kunnen lood bevatten. Dunnefilm-zonnecellen bevatten cadmium en selenium.

Het afvoeren van zonnepanelen op gewone stortplaatsen wordt niet aanbevolen, omdat de panelen kunnen breken en giftige stoffen in de bodem terecht kunnen komen, wat onder andere problemen met het drinkwater kan veroorzaken. Zonnepanelen kunnen worden gerecycled, maar de kosten voor recycling zijn doorgaans hoger dan de economische waarde van het teruggewonnen materiaal. Gebruikte zonnepanelen worden ook verkocht aan ontwikkelingslanden, die ze ondanks hun geringere vermogen om energie op te wekken tegen een gunstige prijs willen aanschaffen.

Het recyclen van zonnepanelen loont nauwelijks tot helemaal niet, zegt AJ Orben, vicevoorzitter van het bedrijf «We Recycle Solar», gevestigd in Arizona. Uit elk paneel kunnen grondstoffen ter waarde van ongeveer twee tot vier dollar worden teruggewonnen, waarbij arbeidskosten het meeste opslokken. Het National Renewable Energy Lab in Amerika schat volgens de «LA Times» dat het 20 tot 30 dollar kost om een paneel te recyclen en één tot twee dollar om het naar een stortplaats te brengen.

Er zijn bedrijven die zich voordoen als «zonnepaneel-recyclers», maar in plaats daarvan de panelen verkopen op secundaire markten in landen met minder ontwikkelde afvalverwerkingssystemen, zoals Ghana, Nigeria, Vietnam, Bangladesh, Pakistan en India als belangrijkste bestemmingen voor elektronisch afval.

Stikstoftrifluoride en bodembelasting

Nog een probleem: Volgens gegevens verhoogt de productie van zonnepanelen de uitstoot van stikstoftrifluoride (NF3) aanzienlijk, dat als broeikasgas over een periode van 100 jaar 19’700 keer sterker werkt dan koolstofdioxide. Één kilogram stikstoftrifluoride verwarmt het klimaat dus 19’700 keer zo sterk als één kilogram koolstofdioxide. De NF3-uitstoot is de afgelopen 25 jaar duizendvoudig gestegen. Ter vergelijking: de koolstofdioxide-uitstoot van de VS steeg in dezelfde periode met ongeveer 5%.

Terwijl kerncentrales zonder problemen 50 of 60 jaar in bedrijf kunnen zijn, hebben zonnepanelen een kortere levensduur (20 tot 30 jaar), waardoor ook hun afvoer in de komende decennia een enorm probleem zal worden. Terwijl kernafval in zware vaten wordt opgeslagen en regelmatig gecontroleerd, is er voor de verwerking van zonneafval maar heel weinig gedaan. Buiten Europa belandt zonneafval meestal in een grote stroom elektronisch afval.

De gevaarlijke materialen en chemicaliën die al bij de bouw van de installaties vrijkomen, zoals lood, arseen, kwik of cadmium, zijn niet te recyclen en schaden het milieu blijvend.

Omdat zonnepanelen kunstmatige objecten zijn, hebben ze invloed op de natuurlijke kringloop. Miljarden zonnepanelen warmen ongelooflijk op en bereiken gemakkelijk 80 graden; de warmte die op grote schaal aan de omgeving wordt afgegeven, is enorm. Als je ook denkt aan de geplande gigantische installaties in hooggelegen alpengebieden, dus in de nabijheid van gletsjers, zullen ze allemaal hun steentje bijdragen om ook de laatste ijsreserves te laten verdwijnen.

De donkere oppervlakken van zonnepanelen absorberen het grootste deel van het licht en de warmte die hen bereiken. Toch wordt maar ongeveer 15 % van de binnenkomende energie in elektriciteit omgezet. De rest wordt als warmte aan de omgeving afgegeven. Sommige zonnepanelen kunnen insecten en de veren van voorbijvliegende vogels verbranden.

Zodra op een veld eenmaal zonnecellen zijn geïnstalleerd, is de kans dat daar weer landbouwgrond ontstaat niet groot, omdat het door de infrastructuur en de panelen sterk vergiftigd kan zijn. De infrastructuur die in de grond wordt aangebracht om de panelen te dragen, het beton en het verzinkte metaal waarop deze dingen staan, laat zink in de bodem sijpelen. Het verzinkte metaal onder het oppervlak kan leiden tot hoge zinkwaarden in bodemmonsters. Zink mag dan een essentiële micronutriënt zijn, maar als er te veel van in de bodem sijpelt, is er geen manier om het er weer uit te krijgen.

Conclusie: Niet zo groen als gedacht

Fotovoltaïsche zonne-energie is niet zo milieuvriendelijk of duurzaam als velen denken. Afgezien van het feit dat het een onregelmatige energiebron is en duurder dan traditionele technologieën, zijn er serieuze problemen met de afvalverwerking, die maar weinig landen aanpakken. Negen van de tien panelen worden achteloos weggegooid, schat het Internationaal Agentschap voor Hernieuwbare Energie (Irena).

De productie van zonnepanelen verbruikt bovendien de meeste materialen en grondstoffen, zoals cement, glas, plastic, brandstof, staal, aluminium, koper, chemicaliën en andere. Meer dan waterkracht, windturbines, geothermie of kerncentrales (in deze volgorde).

Wat is milieu- en klimaatvriendelijker: zonne-energie of kernenergie? Natuurlijk de zon, zullen de meesten zeggen. Dat is onjuist – tenminste als je ook naar de CO₂-uitstoot kijkt. Op dat punt scoren kerncentrales beter.

Zonnepanelen, inclusief hun toxische uitbreidingen zoals omvormers, opslagsystemen enzovoort, maken bij de huidige stand van de techniek niet alleen economisch maar ook ecologisch een miserabele indruk. Zonne-energie is niets anders dan een nieuwe vorm van speculatie, die massa's land opslokt.

Zonne-installaties van de omvang die nodig is om elektriciteitsnetten te bevoorraden, zijn immens en veranderen idyllische landschappen in door beveiligingshekken omringde industrielandschappen van metaal en glas. Deze uitgestrekte installaties kunnen alles veranderen, van de zoninstraling tot de oppervlaktetemperaturen, met enorme en onverwachte gevolgen voor planten, dieren en mensen, en kunnen een regio grondig veranderen.

De terreinen van fotovoltaïsche installaties worden uit verzekeringstechnische overwegingen omheind (bescherming tegen vandalisme/diefstal of voor het houden van vee). Zo ontstaan in het open landschap nieuwe barrières, die ook de leefruimte van wilde dieren beperken.

Bossen en bosranden zijn onmisbare leefgebieden voor wilde dieren in ons al intensief gebruikte cultuurlandschap. Met het oog op de bescherming van soorten en natuur, en om trekbewegingen en genetische uitwisseling tussen individuen niet te belemmeren, moeten deze zonder mitsen en maren vrij blijven van zonne-installaties, eist de IG Wild beim Wild.

De Franse regering plant tegen 2050 de bouw van in totaal 14 nieuwe kerncentrales van de nieuwe generatie. Sommige daarvan dicht bij de Zwitserse grens. In Finland staat de krachtigste EPR-reactor van Europa. Dit kan ook een duurzame versie van de energietransitie zijn – meer vermogen bij grotere veiligheid en minder landschapsvervuiling. Het belangrijkste voor de Groenen in Finland is een “stop op de klimaatcrisis”, en daarbij “kunnen we kernenergie niet helemaal missen”. Kernenergie levert constant stroom, ook juist in de winter. Als men bijvoorbeeld tegen 2050 twee nieuwe EPR-reactoren zou hebben ter grootte van Leibstadt in Zwitserland, dan zou Zwitserland grotendeels in zijn eigen behoefte kunnen voorzien. Alibicentrales die het unieke natuurlandschap verminken en de soortenbescherming nog meer torpederen, zouden dan onnodig zijn.

Voor Zwitserland zijn twee nieuwe grote kerncentrales voldoende. Nucleair onderzoeker Annalisa Manera over de bouw van kerncentrales, over microreactoren en wat er in Zwitserland zou moeten veranderen.

Een Zwitsers bedrijf ontwikkelt een kerncentrale die zonder uranium werkt – en het afval van de oude reactoren vernietigt. Maurice Bourquin, voormalig rector van de universiteit van Genève en oud-voorzitter van de raad van Cern, eist: de Bondsraad moet het project ondanks het verbod op kerncentrales onderzoeken.

Volgens deskundigen zouden met op gebouwen en daken gemonteerde zonnestroominstallaties jaarlijks ongeveer 67 terawattuur stroom kunnen worden opgewekt. Dat zou het huidige jaarlijkse stroomverbruik van Zwitserland van bijna 60 terawattuur overtreffen.