من نفايات إلى أصول: كيف تصنع إعادة تدوير الألواح الشمسية اقتصادًا دائريًا؟

من التحدّي إلى الأصل الإستراتيجي: لماذا تدوير الألواح الآن؟

يتسارع نشر نظم الطاقة الشمسية عالميًا، ومعه يتزايد حجم الألواح الخارجة من الخدمة (نهاية العمر التشغيلي End-of-Life, EOL)، وبحلول عام 2050 قد يجسّد ركام الألواح المنتهية العمر نحو 78  مليون طن من المواد الخام. هذه الكتلة ليست عبئًا حتميًا؛ بل يمكن تحويلها إلى مخزون استراتيجي يدعم أمن المواد وتعافي سلاسل الإمداد إذا أحسنّا التصميم من أجل التدوير (Design for Recycling, DfR) وإدارة نهاية العمر بكفاءة.
تُقدّر الوكالة الدولية للطاقة المتجددة أن القيمة التراكمية للمواد القابلة للاسترداد بحلول 2030 قد تبلغ 450  مليون دولار — أي ما يعادل تكلفة المواد الخام لإنتاج نحو 60 مليون لوح جديد. إن تحويل التدفقات من المدافن إلى التدوير يعني استعادة قيمة وتقليل ضغط بيئي في آنٍ معًا.

من التفكيك إلى الاسترداد: رحلة اللوح عبر سلسلة التدوير

عند نهاية العمر الافتراضي للنظام (تقريبًا 25 عامًا)، تبدأ العملية بـتفكيك احترافي (Decommissioning) للمكوّنات بواسطة مُركِّب مختص، ثم نقل الألواح إلى نقطة تجميع ومنها إلى منشآت متخصصة في تدوير الخلايا الكهروضوئية — غالبًا ضمن منظومات خبرات عابرة للحدود (Cross-border expertise) في أوروبا.

تتكوّن معظم الألواح السائدة من السيليكون البلوري (Crystalline Silicon, c-Si): إطار ألمنيوم (Aluminium Frame)، زجاج مقوّى  (Tempered Glass)، طبقات بوليمرية مُغلِّفة  (Encapsulant)، طبقة خلفية   (Backsheet)، خلايا سيليكون  (Silicon Cells)، أسلاك نحاسية  (Copper Wiring)، وصندوق توصيل (Junction Box) تمنح الطبقات البوليمرية متانةً عالية، لكنها تُعقّد التفكيك لأن تحرير المواد قد يتطلب حرارة مرتفعة (Thermal Treatment) أو معالجات ميكانيكية/كيميائية (Mechanical/Chemical Delamination)

خريطة العمليات: ثلاث مراحل تُحرّر القيمة

1. إزالة الإطار وصندوق التوصيل (Frame & Junction Box Removal)
2. فصل الزجاج عن رُزمة الخلايا بطرق حرارية/ميكانيكية/كيميائية (Glass–Cell Stack Separation Thermal/Mechanical/Chemical)
3. استرجاع وتنقية السيليكون والفلزات المتخصصة (Specialty/Precious & Critical Metals) مثل الفضة (Silver) والقصدير (Tin) والنحاس (Copper)؛ وقد توجد تراكيز من الرصاص (Lead) أو الكادميوم (Cadmium) في بعض التصاميم ينبغي التعامل معها بعناية كـمواد خطِرة (Hazardous Substances)

ميزان المواد المستردّة: أين نقف الآن؟

• يشكّل الزجاج الكتلة الأكبر من اللوح ( نحو 75–90% بحسب التصميم) وتدويره صناعات راسخة (Glass Recycling)
• إطارات الألمنيوم والأسلاك النحاسية وصناديق التوصيل تُسترد عبر مسارات المعادن والنفايات الإلكترونية (Metals & E-waste Streams)
• تتجه العمليات المتقدمة نحو استرداد السيليكون والفلزات القيّمة/الحرِجة وقد تخطّت معدلات الاسترداد في أوروبا ~75% بالوزن بفضل عمليات فرز متعددة المراحل وتقنيات معالجة مبتكرة وضبط جودة صارم.

ملاحظة:  تتبع الألواح الرقيقة (Thin-film)  مثل الكادميوم-تيلوريوم (Cadmium Telluride, CdTe) مسارات تدوير مخصصة؛ ويُشغّل بعض المصنّعين منشآت قادرة على استرداد المادة شبه الموصلة (Semiconductor Layer)  إلى جانب الزجاج والنحاس.

التصميم من أجل التدوير: قرارات تصنع اقتصادًا دائريًا

تاريخيًا لم تُصمَّم الألواح وفي ذهن المصمّم مرحلة نهاية العمر. تُجمّل إرشادات IEA-PVPS مبادئ قابلة للتطبيق — عامة لكل المنتجات وخاصة بالألواح — لرفع العائد وتقليل الكلفة والحواجز في التدوير.

مبادئ DfR العامة: أداء أولًا… وتدوير بلا تنازلات

• الأداء أولًا (Functionality, Durability, Reliability, Cost) مع إدراك المقايضات (Trade-offs) مع قابلية التدوير.
• اختيار المواد وسهولة تحريرها (Material Liberation) عند التفكيك عاملٌ حاسم.
• تقليل المواد الخطِرة أو ضمان استردادها الكامل (Complete Recovery of Hazardous Substances)
• تقييد المواد/الواجهات صعبة التدوير (Hard-to-recycle Materials/Interfaces) لرفع العائد الكلي.
• تجنّب اللواصق غير القابلة للعكس (Non-reversible Adhesives) على المساحات الواسعة وبين مواد غير متجانسة؛ وتطبيق التصميم للتفكيك (Design for Disassembly, DfD)
• وسمٌ قياسي ودائم (Standardized, Durable Labelling) للمكوّنات القابلة/غير القابلة للتدوير.
• قياس الأثرين الاقتصادي والبيئي (Techno-Economic & Environmental Assessment) لخيارات التصميم للتحسين المستمر.
• تصميم المنتجات لاستخدام مواد مُعاد تدويرها (Use of Recycled Content) لدعم التصنيع الدائري.

تفاصيل تغيّر النتائج: المُغلِّف، الـBacksheet، والإطار تحت المجهر

• تعريفٌ دائم لبنية اللوح وتركيبه (Durable Identification of Module Construction & Composition) يُسهّل التفكيك الآمن والفرز.
• اختيار طبقة الظهر (Backsheet Composition) له أثر كبير على قابلية التدوير وسلامتها.
• تحسين اختيارات المعادن (Metallization Choices) — شرائط التوصيل والموصلات — لتسهيل الاسترداد وخفض التكلفة.
• تقليل استخدام المُغلِّف (Encapsulant Minimization) أو اعتماد مغلّفات قابلة للعكس (Reversible Encapsulants) لفصل الخلية عن الزجاج بسهولة.
• تقليل عدد وتعقيد المواد (Material Count & Complexity Reduction) حيثما أمكن، مع موازنة الأداء والاقتصاد.
• مواد منع التسرب في الإطار (Sealants in Aluminium Frame) ينبغي أن تسمح بفصل المكونات من دون إتلافها (Damage-free Separation)

خارطة طريق عملية لأرباب المهنة

مطوّرو المشاريع ومالكو الأصول  (Project Developers & Asset Owners)

• إدراج بنود الاسترجاع/الاسترداد (Take-back Clauses) وإثبات التدوير (Certified Recycling) في عقود التوريد؛ والتحقق من أطراف المعالجة النهائية Downstream Processors
• توثيق أنواع الألواح وتركيباتها (Module Typing & BOM Records) منذ الشراء لتقليل تكاليف الفرز عند نهاية العمر (BOM: Bill of Materials)
• فحص فرص إعادة الاستخدام (Reuse/Refurbishment) حيثما تسمح الأنظمة، بما يشمل تطبيقات خارج الشبكة (Off-grid Applications) مثل شحن الدراجات/المركبات الكهربائية أو تغذية الأحمال النائية.

ملاحظة مهنية: حيثما تتوافر أطر مسؤولية المنتج الممتدة (Extended Producer Responsibility, EPR) يمكن مواءمة عقود التوريد مع برامج الاسترجاع المعتمدة.

المصنّعون والمصمّمون  (Manufacturers & Designers)

• دمج DfR/DfD في خرائط الطريق؛ تجريب مغلّفات قابلة للعكس وطبقات ظهر قابلة للتدوير.
• وسمٌ واضح ودائم (Durable Labelling) للتركيب ونشر أدلة نهاية العمر (EOL Handling Guides) للشركاء والمُعالِجين.

صنّاع السياسات ومديرو البرامج  (Policy Makers & Programme Managers)

• بناء سوق للتدوير عالي الاسترداد (High-Recovery Recycling Market) عبر معايير (Standards) وتوسيم (Labelling) وحوافز (Incentives)؛ ومواءمة السياسات مع أطر النفايات الإلكترونية والزجاج والمعادن.
• تحفيز التقنيات عالية الاسترداد (High-Yield Processes) وتيسير سلاسل التجميع والاعتماد (Collection & Certification Schemes).
• توظيف إشارة 450 مليون دولار بحلول 2030 لتبرير أدوات بناء السوق (معايير المشتريات العامة، نماذج الاسترجاع المؤسسية).

نهاية العمر… بندٌ أساسي في التصميم والشراء

لم يعد تدوير الألواح الشمسية تفصيلةً اختيارية، بل شرط نظامي لانتقالٍ طاقيّ مرن وآمن ماديًا. تُظهر الممارسات الصناعية إمكانية استردادٍ يتجاوز 75% بالوزن (Recovery >75% w/w) اليوم في الألواح السائدة، بينما تَعِدُ خيارات التصميم من أجل التدوير (DfR) برفع العوائد وخفض التكاليف غدًا. الخطوة الأهم: عامِلْ نهاية العمر (EOL) كمواصفة تصميمٍ وشرط شراء منذ اليوم.

📚 المراجع

1. IEA PVPS Task 12 — PV Module Design for Recycling Guidelines.
   https://iea-pvps.org/key-topics/pv-module-design-for-recycling-guidelines/
2. S. Environmental Protection Agency (EPA) — Solar Panel Recycling.
   https://www.epa.gov/hw/solar-panel-recycling
3. Sens eRecycling (Switzerland) — PV Recycling: How it works.
   https://www.erecycling.ch/privatpersonen/blog/pv-recycling.html