Vật liệu tái chế trong điện mặt trời: Đột phá chuỗi cung ứng hay rủi ro môi trường tiềm ẩn?
Năng lượng tái tạo đang trải qua một đợt tăng trưởng mạnh mẽ toàn cầu, ngành điện mặt trời đối mặt với một thách thức lớn trong việc quản lý lượng rác thải pin quang điện (PV) ngày càng tăng.
Theo nghiên cứu của Viện năng lượng tái tạo quốc tế (IRENA) và Chương trình hệ thống điện mặt trời của Cơ quan năng lượng quốc tế (IEA-PVPS), khối lượng rác thải từ các tấm pin mặt trời toàn cầu dự kiến sẽ đạt 78 triệu tấn vào năm 2050, với giá trị vật liệu có thể thu hồi lên tới 15 tỷ USD[1]. Tại Việt Nam, với kế hoạch phát triển năng lượng mặt trời đầy tham vọng theo Quy hoạch điện VIII, lượng rác thải pin PV ước tính sẽ tăng từ 148 ngàn tấn năm 2022 lên 1.7 triệu tấn vào năm 2050[2].
“Quả bom hẹn giờ” rác thải PV
Sự bùng nổ của ngành năng lượng mặt trời trong hai thập kỷ qua đã tạo ra cuộc cách mạng năng lượng sạch, nhưng đồng thời cũng báo hiệu một thách thức môi trường mới.
Các tấm pin mặt trời có tuổi thọ trung bình 25-30 năm, nghĩa là những dự án được triển khai từ đầu những năm 2000 sẽ bắt đầu đạt tới giai đoạn cuối vòng đời trong thập kỷ tới. Theo báo cáo của IEA-PVPS Task 12, năm 2022 châu Âu đã thu gom 48,395 tấn rác thải PV từ 18 quốc gia[3].
Thành phần vật liệu trong một tấm pin mặt trời tiêu chuẩn bao gồm 67.5% thủy tinh, 12.7% nhôm, 2.7% silicon, 1.3% đồng và các kim loại quý như bạc[4]. Đặc biệt, silicon được sử dụng trong sản xuất pin mặt trời đòi hỏi quá trình tinh chế rất tốn năng lượng, với chi phí carbon cao. Báo cáo của World Bank chỉ ra rằng nhu cầu về các khoáng chất quan trọng cho chuyển đổi năng lượng sạch có thể tăng gần 500% vào năm 2050, tạo áp lực lớn lên chuỗi cung ứng toàn cầu[5].
Đạo luật nguyên liệu thô quan trọng (Critical Raw Materials Act) của EU đã đặt ra các mục tiêu cụ thể: ít nhất 25% lượng tiêu thụ hàng năm phải đến từ tái chế, ít nhất 10% từ khai thác trong nước, và không quá 65% từ một quốc gia thứ ba[6].
Thông qua việc tái chế và sử dụng vật liệu thứ cấp, ngành năng lượng mặt trời đạt được lợi ích kép: vừa giảm áp lực khai thác tài nguyên khoáng sản, vừa giảm dấu chân carbon trong chuỗi giá trị. Theo nghiên cứu của UNEP, việc tối ưu hóa việc sử dụng nguyên liệu thô và thúc đẩy tái chế là yếu tố then chốt để đạt được các mục tiêu phát triển bền vững[7]footnote].
Tái chế pin mặt trời: Từ chi phí xử lý đến nguồn cung chiến lược
Công nghệ tái chế pin PV hiện tại gồm: tái chế cơ học và tái chế hóa học/nhiệt.
Phương pháp tái chế cơ học phổ biến trong các nhà máy tái chế thông thường, chủ yếu thu hồi thủy tinh và nhôm với giá trị tương đối thấp. Trong khi đó, tái chế hóa học/nhiệt cho phép thu hồi silicon, bạc và các vật liệu có giá trị cao khác với độ tinh khiết phù hợp để tái sản xuất.
Viện Fraunhofer cho Hệ thống năng lượng mặt trời (ISE) đã chứng minh thành công việc sản xuất pin PERC mới từ 100% silicon tái chế, đạt hiệu suất 19.7%[8]. Mặc dù thấp hơn hiệu suất của pin PERC tiên tiến hiện tại (khoảng 22.2%)[9], nhưng vẫn cao hơn đáng kể so với hiệu suất của các tấm pin cũ được tái chế. Quá trình này sử dụng công nghệ Lò phản ứng Tầng sôi (FBR) có thể giảm 80-90% mức tiêu thụ năng lượng so với quy trình Siemens truyền thống[10].
First Solar, một trong những nhà sản xuất pin mặt trời hàng đầu thế giới, đã thiết lập một hệ thống tái chế khép kín cho pin màng mỏng CdTe với tỷ lệ thu hồi vật liệu đạt 95% trong năm 2023. Công ty vận hành các nhà máy tái chế tại Mỹ, Đức, Malaysia, Việt Nam và Ấn Độ, với tổng công suất xử lý 88,000 tấn mỗi năm, có thể tái chế khoảng 2.6 triệu tấm pin mỗi năm. Từ năm 2005 đến nay, First Solar đã tái chế gần 400,000 tấn pin PV, nhiều hơn bất kỳ chương trình tái chế PV nào khác trên thế giới[11].
REC Silicon, công ty về vật liệu silicon dựa trên silane, đã phát triển công nghệ FBR (Fluidized Bed Reactor - Lò phản ứng tầng sôi) tiên tiến giúp sản xuất silicon hạt với dấu chân carbon nhỏ nhất trong ngành. Công nghệ này không chỉ giảm tiêu thụ năng lượng mà còn tạo ra nhiều silicon hơn trên mỗi mét khối không gian lò phản ứng so với quy trình Siemens truyền thống[12]footnote].
Về mặt kinh tế, theo dự báo của Cơ quan năng lượng tái tạo quốc tế (IRENA), nếu được thu hồi và đưa trở lại nền kinh tế, giá trị nguyên vật liệu từ các tấm pin thải trên toàn cầu có thể vượt 15 tỷ USD vào năm 2050[13].
Một phân tích khác từ Rystad Energy cho thấy thị trường tái chế pin mặt trời có thể đạt giá trị 2.7 tỷ USD vào năm 2030 và tăng lên gần 80 tỷ USD vào năm 2050[14]. Những con số này cho thấy việc tái chế đã vượt qua vai trò của một giải pháp môi trường đơn thuần để trở thành một ngành công nghiệp mới đầy hứa hẹn, có khả năng tối ưu hóa chuỗi giá trị và tạo ra nguồn doanh thu đáng kể từ vật liệu thứ cấp.
Ảnh minh họa.
|
Những rào cản khiến “mỏ vàng” trong pin cũ chưa được khai thác
Mặc dù có tiềm năng kinh tế và môi trường, ngành tái chế pin PV vẫn đối mặt với nhiều thách thức. Trong đó, chi phí tái chế cao hơn giá trị vật liệu thu hồi ở quy mô nhỏ. Theo nghiên cứu của NREL, chi phí tái chế một tấm pin có thể dao động từ 15-45 USD, trong khi giá trị vật liệu thu hồi thấp hơn với quy mô hiện tại[15].
Hạn chế về công nghệ cũng là một thách thức. Việc tách các vật liệu có giá trị cao như bạc và silicon với độ tinh khiết đủ để tái sản xuất đòi hỏi công nghệ tiên tiến và đầu tư lớn. Hiện tại, chỉ một số ít công ty như First Solar và các viện nghiên cứu như Fraunhofer ISE có khả năng thực hiện quy trình này một cách hiệu quả.
Thiếu hạ tầng logistics thu gom tập trung là một rào cản . Khác với các loại rác thải điện tử khác, pin mặt trời thường được lắp đặt tại các vị trí phân tán và khó tiếp cận, đòi hỏi hệ thống thu gom chuyên biệt. Tại Việt Nam, theo nghiên cứu của UNDP, việc thiếu hệ thống thu gom và vận chuyển chuyên biệt là một trong những rào cản chính[16].
Về mặt chính sách, Việt Nam chưa có quy định EPR (Trách nhiệm mở rộng của nhà sản xuất) bắt buộc cho pin mặt trời, khác với EU. Kế hoạch bảo vệ môi trường quốc gia giai đoạn 2021-2030 của Bộ Nông nghiệp và Môi trường đã đề cập đến việc quản lý chất thải rắn nhưng chưa có quy định cụ thể về pin mặt trời. Điều này tạo ra khoảng trống pháp lý trong việc quản lý rác thải PV.
Nguy cơ về ô nhiễm môi trường thứ cấp là một mối quan tâm nghiêm trọng khác. Pin mặt trời chứa các kim loại nặng như chì và cadmium, có thể gây ô nhiễm nếu quy trình tái chế không được kiểm soát chặt chẽ. Theo EPA Hoa Kỳ, một số loại pin mặt trời có thể được phân loại là chất thải nguy hại nếu không vượt qua bài kiểm tra TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure)[NLN1] [17].
| TCLP (Toxicity Characteristic Leaching Procedure) là một bài kiểm tra trong phòng thí nghiệm của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (EPA). Nó mô phỏng quá trình rác thải bị phân hủy trong bãi chôn lấp để xác định xem các chất độc hại (như chì, cadmium) có bị rò rỉ ra môi trường hay không. Nếu lượng chất độc rò rỉ vượt ngưỡng cho phép, rác thải đó sẽ bị phân loại là chất thải nguy hại. |
Lộ trình cho Việt Nam
Để biến thách thức rác thải PV thành cơ hội kinh tế, Việt Nam cần lộ trình tổng thể và có hệ thống. Việc phát triển một ngành công nghiệp tái chế trong nước sẽ tạo ra một nguồn cung thứ cấp chiến lược cho các nguyên vật liệu trọng yếu như silicon và bạc. Hơn cả một giải pháp kinh tế tuần hoàn, đây là một bước đi mang tầm vóc địa chính trị. Nó giúp Việt Nam giảm thiểu sự phụ thuộc vào chuỗi cung ứng toàn cầu vốn đang rất tập trung, qua đó nâng cao mức độ tự chủ về kinh tế và củng cố an ninh năng lượng quốc gia trong bối cảnh thế giới đầy biến động.
Trước tiên, việc lồng ghép quản lý rác thải PV vào Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia (Quy hoạch điện VIII) là cần thiết. Theo quyết định mới nhất của MOIT, công suất điện mặt trời dự kiến sẽ đạt 46,459-73,416 MW vào năm 2030, tương ứng với lượng rác thải PV tiềm tàng rất lớn cần được chuẩn bị từ bây giờ[18].
Xây dựng chính sách EPR cho pin mặt trời với lộ trình cụ thể. Chính sách này nên bao gồm phí tái chế được tính vào giá bán sản phẩm, quỹ hỗ trợ tái chế do các nhà sản xuất đóng góp, và hệ thống giám sát từ sản xuất đến cuối vòng đời. Các quốc gia EU như Đức và Pháp đã thu gom và tái chế hiệu quả hàng chục nghìn tấn rác thải PV mỗi năm[19]footnote].
Phát triển các khu công nghiệp tập trung vào tái chế công nghệ cao là một hướng đi chiến lược. Việt Nam có thể học tập từ mô hình của Trung Quốc và Hàn Quốc, nơi các khu công nghiệp tái chế được tích hợp với các nhà máy sản xuất pin mặt trời, tạo thành chuỗi giá trị khép kín. GGGI đã cam kết hỗ trợ Việt Nam huy động hơn 410 triệu USD đầu tư xanh, bao gồm các dự án quản lý chất thải[20]. IFC, cánh tay cho vay khu vực tư nhân của World Bank, đã cam kết đầu tư 1.6 tỷ USD vào Việt Nam trong năm tài chính 2024, với 310 triệu USD dành riêng cho các dự án ứng phó với biến đổi khí hậu. Đây là cơ hội để Việt Nam thu hút đầu tư FDI vào lĩnh vực tái chế pin PV[21].
Xây dựng mô hình hợp tác công-tư (PPP) trong việc phát triển hệ thống thu gom, vận chuyển và xử lý rác thải PV giúp tối ưu hóa nguồn lực. Theo VCCI và các nghiên cứu về thực hành ESG tại Việt Nam, việc phát triển ngành tái chế pin mặt trời vừa giúp doanh nghiệp đóng góp vào mục tiêu môi trường, vừa tạo ra lợi thế cạnh tranh trong bối cảnh các tiêu chuẩn ESG ngày càng được chú trọng.
[1] https://www.irena.org/publications/2016/Jun/End-of-life-management-Solar-Photovoltaic-Panels
[2] https://vjs.ac.vn/jst/article/view/19251
[3] https://iea-pvps.org/wp-content/uploads/2025/07/IEA-PVPS-T12-31-2025-EXECSUMM-Status-Module-Recycling.pdf
[4] https://publica.fraunhofer.de/bitstreams/71e72a21-4a1a-4516-a51a-3483603e77cb/download
[5] https://documents1.worldbank.org/curated/en/099052423172525564/pdf/P16627806f5aa400508f8c0bdcba0878a3e.pdf
[6] https://single-market-economy.ec.europa.eu/sectors/raw-materials/areas-specific-interest/critical-raw-materials/critical-raw-materials-act_en
[7] https://unece.org/sites/default/files/2024-06/S8_3__Global%20Material%20Flows%20Database_UNEP%20Ekaterina%20Poleshchuk.pdf
[8] https://publica.fraunhofer.de/bitstreams/71e72a21-4a1a-4516-a51a-3483603e77cb/download
[9] https://www.energieforschung.de/en/home/news/2022/world-recycling-day-recycled-silicon-for-new-solar-cells
[10] https://recsilicon.com/technology/
[11] https://www.businesswire.com/news/home/20240909937420/en/Responsible-Solar-First-Solar-Leads-Industry-with-Validated-Environmental-and-Social-Performance-and-Transparent-Reporting
[12] https://recsilicon.com/technology/
[13] https://iea-pvps.org/key-topics/irena-iea-pvps-end-of-life-solar-pv-panels-2016/
[14] https://www.rystadenergy.com/news/reduce-reuse-solar-pv-recycling-market-to-be-worth-2-7-billion-by-2030
[15] https://docs.nrel.gov/docs/fy21osti/74124.pdf
[16] https://files.acquia.undp.org/public/migration/vn/20211206_EoL-solutions-for-Solar-PV-and-Wind-Power-in-VN_final.pdf
[17] https://www.epa.gov/hw/end-life-solar-panels-regulations-and-management
[18] https://vietnamenergy.vn/approval-of-the-implementation-plan-for-the-adjustment-of-pdp-viii-34295.html
[19] https://iea-pvps.org/wp-content/uploads/2025/07/IEA-PVPS-T12-31-2025-EXECSUMM-Status-Module-Recycling.pdf
[20] https://thoibaotaichinhvietnam.vn/vietnam-gggi-continue-cooperating-in-green-growth-166458.html
[21] https://www.ifc.org/en/pressroom/2024/ifc-s-record-climate-financing-in-viet-nam-supports-green-transition-private-sector-resilience
Nguyễn Nhiều Lộc
