Rader av solcellspaneler visas ovanpå en byggnad på Georgia Institute of Technologys campus i Atlanta. Kredit:John Toon
De fallande kostnaderna för solenergi har lett till en boom under de senaste åren, med fler och fler solcellspaneler som dyker upp på hustak och bakgårdssolgårdar runt om i världen.
Men vad händer med alla dessa solpaneler om ett par decennier när de når slutet av sin livslängd? Och hur är det med elektroniska enheter med ännu kortare livslängd?
Dessa frågor är kärnan i ny forskning som släppts av ett team vid Georgia Institute of Technology, där forskare undersökte effekterna av regeringens politik för att minska mängden elektronikavfall som fyller deponier.
"Det finns mycket oro i hållbarhetskretsar att tillverkare gör saker med kortare och kortare livslängder, och produkter kanske till och med avsiktligt görs för att bli föråldrade för att framkalla ersättningsköp, sade Beril Toktay, professor vid Georgia Techs Scheller College of Business.
Studien, som publicerades den 4 april i tidskriften Management Science , fokuserat på regeringspolitik som används för att uppmuntra elektroniktillverkare att tänka mer på vad som händer i slutet av produktens livscykel. Dessa program, som kallas lagar om utökat producentansvar (EPR) och som redan används i vissa stater, har två gemensamma mål:att låta tillverkarna designa sina produkter så att de är lättare att återvinna eller att öka deras hållbarhet för längre livslängd.
Dock, forskarna rapporterade att dessa mål ofta strider mot varandra.
"Vad vi har funnit är att ibland när du designar för återvinning, du ger upp hållbarheten, och när hållbarhet är målet, återvinningsbarheten offras, sa Toktay.
Atalay Atasu, professor vid Scheller College of Business. Kredit:Allison Carter
I teorin, en produkt som är både lätt att återvinna och mer hållbar skulle vara höjdpunkten av miljövänlig produktdesign. Forskarna pekade på bilar med tjockare metallramar som håller längre och som också har mer återvinningsbart material. I ett sådant scenario, EPR-policyer som betonar hållbarhet och återvinningsbarhet arbetar hand i hand.
"Ibland enkla val som produktdesigners gör, som att använda lim eller fästelement för att sätta ihop en enhet, verkligen påverka återvinningsbarheten i slutet av livet, sa Natalie Huang, en tidigare doktorand vid Georgia Tech och nu biträdande professor vid University of Minnesota.
Oftare än sällan, dock, det finns ingen sådan synergi. När det gäller solcellspaneler, forskarna framhöll hur tunnfilmspaneler är mycket mer kostnadseffektiva att återvinna än andra paneler eftersom de innehåller ädelmetaller. Under tiden, kristallina silikonpaneler, som inte är lika kostnadseffektiva att återvinna, har mycket längre livslängd eftersom deras komponenter bryts ned mycket långsammare.
"Denna sorts avvägningar är vanliga, och så ur ett policyskapande perspektiv, det finns inte en enstaka metod som fungerar, " sa Atalay Atasu, professor vid Scheller College of Business. "Du måste verkligen skilja mellan olika produktkategorier för att överväga återvinningsbarheten och hållbarhetskonsekvenserna och se till att din policy inte strider mot målet."
Forskarna sa att i vissa fall, EPR-policyer kan faktiskt leda till ökad avfallsgenerering om produktdesigners gör produkter mer återvinningsbara men mindre hållbara, eller leda till ökade utsläpp av växthusgaser om produkterna görs mer hållbara men mindre återvinningsbara.
För att hjälpa till att avgöra hur regeringens politik kan påverka enskilda produkter, forskarna byggde en matematisk modell för att hjälpa till att förutsäga vilken effekt dessa policyer skulle ha på produkter baserat på deras material och designegenskaper. Bland de faktorer som modellen tar hänsyn till är basproduktionskostnaden för produkten, svårighetsgraden att öka återvinningsbarheten och hållbarheten, graden av interaktion mellan återvinningsbarhet och hållbarhet i produktdesignen, och produktens återvinningsegenskaper.
"I slutändan är det vi är ute efter att hitta ett sätt att göra scenarioanalyser för att avgöra vad som skulle vara den bästa policyn för olika produktkategorier, "Toktay sa." Femton till 20 år från nu, många paneler kommer att lossna från taken. Designas de med livets slut i åtanke och med hänsyn till vad som är det bästa sättet att minska effekten av att producera dessa paneler?"
