لماذا يجب تصميم فانوس الطاقة الشمسية من الروطان قابلاً لإعادة التدوير؟

الأثر البيئي للأفانيس الشمسية من الروطان غير القابلة لإعادة التدوير

كيف تسهم الأفانيس الشمسية من الروطان غير القابلة لإعادة التدوير في النفايات الإلكترونية وتلوث المواد

المشكلة في تلك الفوانيس الشمسية غير القابلة لإعادة التدوير والمصنوعة من الخوص تكمن في جوانب متعددة. أولاً، هناك كل هذه المكونات الإلكترونية التي تنتهي في مكبات النفايات، وثانيًا المواد المختلطة تتراكم فوق كل شيء آخر. والأمر الأسوأ هو تسرب مواد ضارة إلى الطبيعة عندما تتحلل هذه المنتجات. وفقًا لبحث نشره برنامج الأمم المتحدة للبيئة (UNEP) العام الماضي، فإن الفوانيس الشمسية تمثل حوالي 12 بالمئة من النفايات الإلكترونية الناتجة في المناطق غير المتصلة بالشبكات الكهربائية الرئيسية، خاصة في الدول الفقيرة. وتُعدّ النسخ المصنوعة من خليط الخوص سيئة بشكل خاص لأنها تطلق جسيمات بلاستيكية دقيقة وتحرر معادن خطرة مثل الرصاص عند بدئها في التحلل. ويحتوي كل فانوس داخليًا على ما يقارب 400 غرام من البلاستيك لا يمكن فصلها عن باقي الأجزاء، وهذه المواد تبقى في البيئة لمدة لا تقل عن 450 عامًا، مما يؤدي إلى تلوث مصادر التربة والمياه. ويصبح الوضع أكثر خطورة في الأماكن التي لا يقوم أحد فيها بجمع أو إعادة تدوير هذا النوع من النفايات بشكل صحيح.

تحليل دورة حياة الفوانيس الشمسية التقليدية المصنوعة من الخيزران والمواد المركبة

تُولِّد التصاميم التقليدية تكاليف بيئية في كل مرحلة:

• الحصاد : 38% من مصادر الخيزران تتضمن قطع الغابات الاستوائية بشكل كامل (الاتحاد الدولي للحفاظ على الطبيعة 2022)
• التصنيع : تُطلق الراتنجات الإيبوكسية المستخدمة في المواد المركبة 1.2 كجم من ثاني أكسيد الكربون لكل كيلوجرام يتم إنتاجه
• التخلص : يتم حرق أو التخلص من 93% من الوحدات عند انتهاء عمرها الافتراضي، مما يؤدي إلى إطلاق ديوكسينات خطرة

هذه الدورة الخطية تُهدر ما يقرب من ثلاثة أرباع القيمة الأصلية للمواد وتُعزز الطلب المستمر على استخراج الموارد الأولية، مما يُقوّض أهداف الاستدامة في الوصول إلى الطاقة خارج الشبكة.

مقارنة بصمة الكربون: الخيزران الشمسي القابل لإعادة التدوير مقابل غير القابل لإعادة التدوير

أظهرت دراسة حديثة أجرتها معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في عام 2024 حول المواد الدائرية أن الفوانيس الشمسية المصنوعة من الخيزران غير القابل لإعادة التدوير تُنتج ما يقارب مرتين ونصف كمية ثاني أكسيد الكربون على مدى عشر سنوات مقارنةً بنظيراتها القابلة لإعادة التدوير. ويُعزى معظم هذا الفرق إلى ثلاثة عوامل رئيسية. أولاً، يستهلك استخراج المواد الخام الجديدة من باطن الأرض نحو نصف الانبعاثات الإجمالية تقريبًا. ثانيًا، لا تدوم هذه المنتجات لفترة كافية، مما يؤدي إلى شراء المستخدمين لأخرى بديلة مرارًا وتكرارًا. ثالثًا، يتسبب نقل النفايات عبر الشحن بانبعاثات كبيرة أيضًا، تقدر بنحو 22 كيلوجرامًا لكل طن يتم نقله. وتقلل الإصدارات القابلة لإعادة التدوير من الانبعاثات بما يقارب النصف لأنها قابلة للإصلاح عند تعطل أي مكونات، كما تُسترجع المكونات القيّمة مثل إطارات الألومنيوم وعدسات الزجاج بدلًا من التخلص منها في المكبات.

مبادئ التصميم للخيزران الشمسي القابل لإعادة التدوير

تقنيات البناء الوحدوية لتعزيز عملية التفكيك وإعادة التدوير

تتميز أحدث فوانيس الطاقة الشمسية المصنوعة من الخوص الآن بوجود وصلات تثبيت سريعة بدلاً من المواد اللاصقة الدائمة، مما يجعل فكها أسرع بكثير واسترداد المزيد من المواد لإعادة الاستخدام. ويمكن فصل الألواح الكهروضوئية عن الهيكل الرئيسي، كما أن البطاريات سهلة الاستبدال أيضًا. وهذا يعني أن الفنيين يمكنهم استبدال الجزء التالف فقط دون التخلص من المصباح بالكامل. وفيما يتعلق بنسبة استرداد المواد، فإن هذه التصاميم الوحدية تحقق حوالي 92%، وهي نسبة أفضل بكثير مقارنة بالتصاميم القديمة التي بلغت فقط نحو 35% وفقًا للبحث الذي أجراه معهد المواد الدائرية العام الماضي. وقلة المواد التي تنتهي في مكبات النفايات تُعد بلا شك نقطة إيجابية لهذا النهج.

استخدام مواد قابلة للتحلل، وقابلة للفصل، وغير سامة في فوانيس الطاقة الشمسية المصنوعة من الخوص

تجمع تصميمات المنتجات الجديدة بين إطارات الروطان الطبيعية ومواد قابلة للتحلل مشتقة من سليلوز النبات. وتتحلل هذه المواد خلال نحو 18 شهرًا عند وضعها في منشآت التسميد الصناعي. بدلاً من استخدام الأسلاك المغلفة بـ PVC التقليدية، بدأ المصنعون في تطبيق أصباغ موصلة لا تزال تفي بمتطلبات السلامة IEC 62893 ولكنها لا تحتوي على مواد كيميائية ضارة. تكمن الذكاء في الطريقة التي يتم بها تصميم هذه المنتجات بحيث تطفو مادة الروطان ببساطة أثناء إعادة التدوير بينما تغرق المكونات المعدنية إلى القاع. مما يجعل من السهل كثيرًا على أنظمة الفرز الآلية فصل المواد بكفاءة، ويمنع دخول الملوثات العنيدة إلى بيئتنا بشكل كامل.

توحيد المكونات لدعم إمكانية الإصلاح وبنية إعادة التدوير

عندما تكون الفوانيس الشمسية المصنوعة من الخيزران مزودة بموصلات متطابقة، ونواتج جهد كهربائي متناسقة، ومسامير متطابقة عبر مختلف الموديلات، يصبح إصلاحها أسهل بكثير ويتحسن قابليتها لإعادة التدوير لاحقًا. وفقًا لأبحاث نشرتها برنامج الأمم المتحدة للبيئة (UNEP) في عام 2023، عندما تُصنع المنتجات بوحدات قياسية كهذه، تنخفض تكاليف إعادة التدوير بنسبة تقارب 60 بالمئة بسبب تقليل الارتباك أثناء عملية الفرز. كما أن توافق هذه المكونات مع بعضها يعني أن فنيي الإصلاح المحليين يمكنهم العثور على قطع غيار داخل مناطقهم بدلاً من انتظار شحنات من أماكن بعيدة. وهذا يقلل من الاعتماد على الواردات ويجعل عمليات الإصلاح أسرع، وهو أمر بالغ الأهمية بالنسبة للمجتمعات الواقعة في مناطق يصعب الوصول إليها حيث قد تستغرق الصيانة أسابيع إن لم يكن كذلك.

الجدول: مقارنة الأداء بين تصميمات الفانوس الشمسي التقليدية وتصاميم الفانوس الشمسي القابلة لإعادة التدوير من الخوص (جمعية صناعات الطاقة الشمسية، 2024).

المزايا الاقتصادية للفانوس الشمسي القابل لإعادة التدوير من الخوص

توفير التكاليف الناتج عن استرداد المواد والحد من الاعتماد على الموارد الأولية

يمكن للمصابيح الشمسية المصنوعة من الخيزران القابل لإعادة التدوير أن توفر ما بين 18 إلى 24 بالمئة على مدار عمرها الافتراضي، لأننا نتمكن من استرداد مواد قيّمة مثل إطارات الألومنيوم والألواح الكهروضوئية الزجاجية التي لا تزال تحتفظ بنحو 80% من قيمتها الأصلية وفقًا لبحث أجرته معهد الاقتصاد الدائري العام الماضي. تعني التصميمات الوحدوية أن كمية النفايات التي تنتهي في مكبات النفايات أقل بنسبة ثلثين تقريبًا مقارنةً بالنموذج التقليدية. بالإضافة إلى ذلك، عندما يحين وقت فك هذه المصابيح، فإن وجود أدوات تثبيت قياسية يجعل عملية الفك أسهل بكثير، مما يقلل تكاليف العمالة بنحو الثلث. وكل هذه التحسينات تعني أن المصانع تعتمد بنسبة 53% أقل على استيراد المواد الخام، وهي نسبة تكتسب أهمية متزايدة مع استمرار ارتفاع أسعار الخيزران بنحو 9% سنويًا بسبب مشكلات إزالة الغابات المستمرة في جنوب شرق آسيا.

نماذج المسؤولية الممتدة للمُنتج (EPR) التي تدفع عجلة الابتكار المستدام

إن قواعد مسؤولية المنتج الموسع التي نراها اليوم، خذ على سبيل المثال توجيهات الاتحاد الأوروبي لعام 2023 الخاصة باستعادة منتجات الطاقة الشمسية، تدفع الشركات فعليًا نحو تصميمات أكثر اخضرارًا من خلال إعطائها أموالاً رجوعًا. حيث تقدم الحكومات إعفاءات ضريبية تغطي في الواقع حوالي خمس تكلفة بناء مرافق إعادة التدوير. كما توجد أموال متاحة أيضًا لتحويل النفايات إلى شيء مفيد مرة أخرى، حوالي اثني عشر سنتًا لكل كيلوجرام للحصول على قيمة من المواد المركبة القديمة. أصبح المشترون العموميون يفضلون الآن المنتجات التي يمكن تفكيكها بسهولة، مما دفع الشركات المصنعة إلى ابتكار أفكار جديدة بوتيرة أسرع بكثير مما كان عليه الحال من قبل، وفقًا للتقارير، حوالي 40٪ أسرع. ماذا يعني كل هذا؟ حسنًا، أصبح بإمكان المجتمعات التي تعيش خارج الشبكة الكهربائية الآن تحمل تكلفة تلك الفوانيس الشمسية الخاصة المصنوعة من الخيزران والتي يمكن إعادة تدويرها لاحقًا. هذه الإصدارات الصديقة للبيئة أصبحت مجدية ماليًا بالنسبة لعدد يصل إلى ثلاثة أضعاف الأشخاص مقارنة بالطرازات العادية.

تطبيقات واقعية وقصص نجاح

مبادرات الإضاءة المستدامة مع فوانيس شمسية قابلة لإعادة التدوير مصنوعة من الخيزران

قامت إحدى الشركات الكبرى مؤخرًا بالتحول الكامل عن المواد، حيث انتقلت من المركبات البلاستيكية إلى شيء مختلف تمامًا - وهو مزيج من الخيزران والراتنج يمكن فصله بالفعل في نهاية عمر المنتج. وفقًا لتقرير الاقتصاد الدائري للعام الماضي، نجحت الشركة في استرداد حوالي 92٪ من هذه المواد عندما تصل المنتجات إلى مرحلتها النهائية. ويُبقي النهج الجديد القائم على الوحدات نحو 18 طنًا خارج مواقع الطمر الصحي كل عام. علاوةً على ذلك، أدى توحيد الأجزاء مثل حاويات البطاريات وموصلات الألواح الشمسية إلى خفض نفقات الإنتاج بنحو 14٪. ما يميز هذا الحل حقًا هو مدى سهولة إجراء الإصلاحات في الموقع. فالمهندسون والفنيون العاملون في المناطق التي تكون فيها البنية التحتية محدودة يجدون أن استبدال هذه المكونات أسهل بكثير، مما يعني أن المعدات تدوم لفترة أطول حتى في الظروف القاسية.

مشاريع الطاقة الشمسية خارج الشبكة في شرق إفريقيا باستخدام تصاميم وحدات

بدأت جهود الت electrification الريفية في كينيا وأوغندا باستخدام أنظمة المصابيح الشمسية الجديدة المصنوعة من الخوص وأجزاء تُثبت بضغطة واحدة. انخفضت تكاليف التركيب بما يقارب 23 دولارًا لكل وحدة عند الانتقال إلى هذا التصميم. يفيد العاملون الميدانيون بأن هذه المصابيح تدوم ما بين 3 إلى 5 سنوات إضافية مقارنة بالطرازات القديمة التي كانت جميع أجزائها ملصوقة معًا. حدث شيء مثير للاهتمام في تنزانيا خلال برنامج اختبار صغير النطاق عام 2022. حيث أقاموا نقاط جمع مجتمعية للبطاريات المستعملة ونجحوا في إعادة استخدام 87٪ منها بطريقة ما. مما يعني تقليل كمية النفايات الإلكترونية التي تنتهي في المدافن القريبة، وبالتالي خفض التلوث بنحو 41٪. وهذا منطقي تمامًا عندما تتولى المجتمعات المحلية زمام مبادرات إعادة التدوير بهذه الطريقة.

دمج الاقتصاد الدائري في تعاونيات المصابيح الشمسية في جنوب شرق آسيا

في إندونيسيا وكمبوديا، بدأت تعاونيات نسج الروطان باستخدام مواد لاصقة طبيعية مستخلصة من النباتات إلى جانب البراغي القياسية لصنع مصابيح شمسية يمكن فكها بالكامل. وتتمكن هذه الورش من استرداد نحو 95 بالمئة من أسلاك النحاس وحوالي 80 بالمئة من الألواح الشمسية لإعادة استخدامها. ويُنتج هذا ما يسمونه نظامًا مغلقًا الدورة لا يتم فيه هدر أي شيء فعليًا. ويشهد الحرفيون العاملون هناك ارتفاع دخلهم بنسبة تقارب 30 بالمئة، إلى جانب توفير ما يقرب من 8.50 دولار أمريكي على المواد لكل مصباح يتم إنتاجه. والأمر المثير للاهتمام هو كيف أن تقنيات الحرف اليدوية العريقة هذه تجد حياة جديدة بجانب مفاهيم الاستدامة الحديثة، مما يدل على أن المهارات القديمة يمكن أن تعمل جنبًا إلى جنب مع أفكار الاقتصاد الأخضر اليوم.

أسئلة شائعة حول المصابيح الشمسية المصنوعة من الروطان

ما التأثير البيئي للمصابيح الشمسية غير القابلة لإعادة التدوير؟

تساهم الفوانيس الشمسية غير القابلة لإعادة التدوير في النفايات الإلكترونية وتلوث المواد بسبب مكوناتها الإلكترونية والمواد المختلطة التي تنتهي في مكبات النفايات، مما يؤدي إلى تسرب مواد ضارة إلى البيئة.

كيف تختلف الفوانيس الشمسية القابلة لإعادة التدوير من حيث استرداد المواد؟

تتميز الفوانيس الشمسية القابلة لإعادة التدوير بتصاميم وحداتية تسمح بتفكيك أسهل واسترداد المواد بنسبة تصل إلى حوالي 92%، مقارنةً بالنموذج التقليدية التي تحقق فقط حوالي 35% من الاسترداد.

ما الفوائد الاقتصادية التي تقدمها الفوانيس الشمسية القابلة لإعادة التدوير؟

توفر الفوانيس الشمسية القابلة لإعادة التدوير وفورات في التكاليف من خلال استرداد المواد، وتقليل الاعتماد على الموارد الأولية، وتمديد عمر المنتج، مما يؤدي في النهاية إلى توفير يتراوح بين 18 و24 بالمئة على مدار عمرها الافتراضي.

كيف تدعم المبادرات المجتمعية مشاريع الفوانيس الشمسية القابلة لإعادة التدوير؟

تدعم المبادرات المجتمعية في مناطق مثل شرق إفريقيا وجنوب شرق آسيا مشاريع المصابيح الشمسية القابلة لإعادة التدوير من خلال تعزيز برامج الإصلاح وإعادة التدوير المحلية، مما يقلل من النفايات ويعزز الاقتصادات المحلية.