光伏废弃物回收中污染与碳减排的行业协同评估：多维度方法与实证研究

本研究针对光伏(PV)废弃物回收过程中污染控制与碳减排协同机制缺失的问题，通过构建行业贡献权重系数与耦合模型，结合污染控制外部性成本，对四种主流回收技术（FRELP、机械/热解/化学法）进行多阶段评估。结果显示FRELP因能效优势实现最佳碳减与酸化控制，而化学法在粉碎阶段存在负协同。研究为可再生能源行业制定精准协同治理策略提供科学依据。

　　

随着全球能源转型加速，光伏(PV)发电装机量激增带来一个隐藏危机：退役组件的"海啸式"堆积。研究预测，到2050年全球PV废弃物将达7800万吨，相当于当前电子垃圾总量。这些"绿色能源遗产"含有20%高价值金属（如银、铜），却也暗藏铅、镍等有毒物质。更棘手的是，现有回收技术陷入"减排悖论"——高温热解能高效提取硅材料却产生大量CO₂，湿法化学工艺虽碳强度低但会产生重金属废水。这种污染控制与碳减排目标相互掣肘的困境，正在威胁可再生能源的可持续性标签。

中国研究人员在《Resources, Conservation and Recycling》发表的研究，首次将ReCiPe框架与耦合协同模型结合，创新性地引入行业特异性调整系数。通过量化18项环境指标，团队系统评估了全回收(FRELP)、机械分离、热解和化学法四种PV回收技术的协同效应。关键技术包括：基于中国PV产业数据的生命周期清单构建、污染-碳减排子系统耦合度模型、以及考虑外部性成本的权重分配算法。

关键发现

1. 全回收技术(FRELP)的能效优势
   在硅片分离阶段，FRELP因采用激光剥离技术减少90%能耗，使碳减排强度达8.7kg CO₂eq/m²，同时将酸化潜值(AP)控制在0.12mol H⁺eq以下，展现最优协同性。

2. 传统方法的能源桎梏
   机械法在破碎阶段因依赖电网电力（中国煤电占比60%），每处理1吨组件产生42kg PM_2.5；热解法则因聚合物分解产生苯系物(VOCs)，使人体毒性指标(HT)升高至3.4×10^-3CTUh。

3. 化学法的矛盾性
   虽然氢氟酸浸出使金属回收率达95%，但粉碎工序的化学试剂使用导致水生态毒性(ET)激增，与碳减排形成负耦合（协同指数-0.3）。

4. 指标特异性规律
   所有技术在化石耗竭(FD)和颗粒物形成(PMF)指标上协同指数＞0.5，但对淡水生态毒性(ET)和水资源消耗(WC)的协同性普遍＜0.1，揭示金属回收环节为关键瓶颈。

结论与展望
研究建立的行业调整系数模型证实，PV回收的协同效益存在显著工艺差异性和阶段特异性。FRELP技术通过能效优化实现"双降"，而热解法需重点控制VOCs排放，化学法则亟待废水处理革新。该框架可扩展至风电电池等领域，为制定《巴黎协定》下的行业协同路线图提供方法论支撑。未来应聚焦三个维度：开发低温剥离技术、建立废酸闭环回收系统、优化金属提取工序的水资源管理，最终实现从"减排权衡"到"协同增益"的范式转变。