ANALISI MERCEOLOGICA DEL SILICIO:PRESENTE ED ORIENTAMENTI FUTURI

DI UN ELEMENTO ENERGETICO STRATEGICO.

di Domenico La Tosa

università di Bologna

matricola 0000473639

1

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2

a Mariarca Terracciano, con amore.

3

INDICE.

Introduzione.

1. Il silicio.

1.1 Come si ricava.

1.2 Considerazioni sulla lavorazione.

1.3 Lo smaltimento: il caso Delphos.

2. Il contesto commerciale.

2.1 Prezzi e quantità.

2.2 Mercato.

Conclusioni.

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INTRODUZIONE.

Questo paper tratta di un elemento di largo uso nel mondo contemporaneo, il silicio, in

chiave merceologica e commerciale. Dal momento che il mondo occidentale così come noi lo

conosciamo non esisterebbe senza energia, e poichè questo elemento è molto correlato

all'energia, in una scala di importanza lo porrei al secondo posto (laddove il primo posto di tale

classifica, ovviamente, è occupato dal petrolio).

Cosa intendo per “chiave merceologica e commerciale”? Mi riferisco ad una

ricostruzione della sua vita minerale, industriale ed in generale economica descritta

compatibilmente nell'ottica di un paper compilativo e non di un compendio strettamente di

chimica o di economia. L'approccio che seguirà è quindi multidisciplinare, riassumibile in un

crossover di vedute e valutazioni che vanno dal teorico al pratico, dall'accademico al ricercatore,

dalle parole ai fatti.

Perchè proprio il silicio? Perchè, come già accennato, è strettamente correlato al discorso

energetico. Nel dettaglio, esso è il primo componente delle celle fotovoltaiche non organiche (le

più diffuse e tecnologicamente mature). Rebus sic stantibus, quindi, è un elemento di largo

consumo, strategico, e lo rimarrà probabilmente per diversi anni; anni nei quali bisognerà fare i

conti con le caratteristiche della sua produzione e con un forte incremento della domanda

mondiale.

I miei ringraziamenti vanno innanzitutto al prof. Cavani, che mi ha permesso di uscire dai

binari tipici dell'ortodossia universitaria italiana, al prof. Serenari per gli stimoli e gli spunti che

il suo corso mi ha dato e alla dott.ssa Miriam Spalatro, instancabile giornalista, presto anche

scrittrice, di tutto ciò che riguardi l'ambiente, nonchè collegamento con ed ideatrice del progetto

di recupero dell'impianto fotovoltaico Delphos.

5

1. IL SILICIO.

Il silicio è un semimetallo tetravalente e, per abbondanza, è il secondo elemento nella

crosta terrestre dopo l'ossigeno, componendone il 27,7% del peso1. Nella sua forma cristallina si

presenta come un minerale grigio scuro con riflessi bluastri e lo si trova principalmente in forma

di biossido di silicio, silicati e alluminosilicati.

Per quanto riguarda l'impiego, è possibile riscontrarne la presenza nei campi più disparati:

nell'edilizia è un importante ingrediente del cemento e dei mattoni nella struttura di diossido

sottoforma di sabbia e argilla (data la bassa attività chimica); data l'alta refrattarietà, viene usato

per produrre materiali ad alte temperature; in legame con l'ossigeno o con il carbonio viene

usato per produrre siliconi; è anche il componente principale del vetro e, nel campo della

meccanica, trova utilizzo nella produzione dell'acciaio per molle, dal momento che ne accresce

il potere elastico (entro un limite del 5% dal momento che, in concentrazioni superiori, ne

abbassa troppo la resistenza avvicinando il punto di rottura).

È un elemento divenuto noto al grande pubblico, però, per le sue applicazioni nel settore

dell'industria tecnologica: sono pochissimi gli apparecchi alimentati ad energia elettrica che non

impieghino al loro interno dei suoi derivati. In particolar modo negli ultimi trent'anni, grazie ai

progressi tecnici e al generale interesse nei confronti delle energie rinnovabili, si è affermato

come elemento correlato alla produzione di energia c.d. “pulita”, come vedremo nel dettaglio e

da più punti di vista nei paragrafi successivi.

1.1 COME SI RICAVA.

Il silicio elementare non si trova in natura: è presente in genere come silicato (un

composto che ha come base silicio e ossigeno, ad esempio il granito) oppure come ossido (ad

esempio quarzo). Il processo industriale che lo estrae prevede il riscaldamento di quantità di

silice ad alto grado di purezza (SiO2). Le temperature di esercizio di tale operazione, per

raggiungere le quali si usano elettrodi di carbonio, superano i 1900°. Oltre questa soglia, infatti,

il carbonio riduce la silice in silicio come descritto nella seguente equazione

SiO2 + C → Si + CO2.

Come risultato, quindi, si ottengono anidride carbonica e silicio, che si deposita sul fondo

1 The Internet Encyclopedia of Science - Geology and Planetary science - Elements, terrestrial abundance, http://www.daviddarling.info/encyclopedia/E/elterr.html

6

della fornace. Dopo tale prima fase di raffinazione si ottiene il c.d. silicio di grado metallurgico,

il cui grado di purezza è del 98%. Per l'impiego come semiconduttore però, cioè per l'impiego di

principale interesse in questo documento, occorre effettuare una seconda operazione.

I processi di raffinazione secondaria del silicio si dividono per l'impiego di metodi

chimici o metodi fisici. I metodo fisici, i primi ad essere sperimentati ed utilizzati nel '900,

prevedevano la frantumazione dei grani di silicio e la successiva purificazione con scioglimento

parziale nell'acido (dal momento che i punti di rottura sono il luogo di accumulazione delle

impurità) oppure il trattamento, noto col nome di “trattamento a zona”, delle barre di silicio con

temperature tali da far letteralmente “colare” l'impurità del silicio metallurgico fornendo man

mano, riscaldamento dopo riscaldamento, un grado di purezza del prodotto sempre più alto.

I metodi chimici, invece, sono quelli attualmente utilizzati e prevedono diversi passaggi:

innanzitutto la trasformazione del silicio metallurgico in un altro composto la cui lavorazione sia

più agevole. La scelta come elemenento di transizione di solito ricade sul triclorosilano (un

composto costituito da silicio, idrogeno e cloro). Questo elemento viene “purificato” tramite la

distillazione frazionata con una “colonna di rettifica”, cioè con ripetute e veloci evaporazioni e

condensazioni. A questo punto, a seconda della necessità del produttore, si può utilizzare il

“metodo Siemens” e ottenere il silicio monocristallino oppure il policristallino impiegando il

processo denominato “Union Carbide”. Ulteriori raffinazioni sono possibili ma non riguardano

le applicazioni di nostro interesse.

A questo punto abbiamo i due diversi tipi di elemento che, per diventare una cella

fotovoltaica, saranno oggetto di altre lavorazioni, in particolar modo il c.d. “drogaggio”. Data la

particolare configurazione elettronica, se ultrapuro, il silicio è un semiconduttore intrinseco e,

opportunamente trattato con fosforo o gallio o arsenico, acquisisce capacità conduttive anche

superiori. Esistono due tipi di trattamento in tale senso: quello che gli conferisce capacità di

semiconduttore di tipo n, cioè dotato di eccesso di elettroni, e l'altro che lo rende un

semiconduttore di tipo p, cioè con lacune di elettroni.

1.2 CONSIDERAZIONI SULLA LAVORAZIONE.

Quali sono le differenze fra il poli ed il monocristallino? Da un punto di vista elettronico,

la prima forma è costituita da cristalli di silicio disallineati ed è la meno preziosa poichè a causa

della sua natura “composita” presenta delle imperfezioni. Il silicio monocristallino, invece, è

costituito da singoli cristalli di silicio ed è forse il più importante materiale tecnologico

dell'ultimo mezzo secolo, al punto da conferire agli ultimi cinquant'anni l'appellativo di «era del

silicio»2. Il primo è largamente utilizzato nell'industria fotovoltaica, poiché questa applicazione

tollera certi gradi di impurità all'interno del semiconduttore; il secondo trova principalmente

applicazione nella costruzione di transistor (i quali necessitano di materiale puro per funzionare)

2 W. Heywang, K. H. Zaininger, Silicon: evolution and future of a technology, Springer Verlag, 2004.

7

ma anche nella realizzazione di celle ad alto rendimento.

Da un punto di vista economico, però, le cose cambiano: nell'applicazione fotovoltaica, a

parità di incidenza della radiazione solare, il rendimento varia di pochi punti percentuali fra le

due diverse qualità di materiale, passando da una forchetta del 12 – 14% nel caso del meno puro

al 16% nel caso del più puro, con uno scarto del 1% circa. Il costo finale, però, non varia solo

dell'1%, senza contare il fatto che da un punto di vista ambientale, poi, bisogna fare ulteriori

considerazioni circa le due diverse lavorazioni, analizzando il peso energetico ed ambientale di

queste. Innanzitutto la lavorazione del c.d. “pane di silicio”, ovvero il blocco che sarà tagliato a

fettine le quali saranno trattate e montate sul pannello.

Queste “fettine”, chiamate wafer, che nient'altro sono che le future celle, sono spesse 0,25

mm nel caso del silicio monocristallino e di 0,35 mm nel caso del policristallino (questa

differenza è dovuta al fatto che quest'ultimo, essendo meno puro, è anche più fragile). Il

processo di taglio, però, comporta una perdita di materiale originale pari al peso della cella

stessa; inoltre circa il 45% di ogni “pane di silicio” è fatto di “scarti del silicio”, cioè parti non

pure abbastanza da essere utilizzate. Dato il peso standard delle celle dei due diversi tipi,

rispettivamente di 9 e 13 grammi, otteniamo che ogni singola cella prodotta ha un costo, in

termini di peso del silicio, di circa 27 g nel caso del monocristallino e di circa 39 g nel caso del

policristallino.

Una ulteriore analisi, però, deve essere fatta a monte di tutto ciò: i processi di ottenimento

dei due diversi tipi di silicio, di cui al primo paragrafo, hanno diverse esigenze energetiche. In

particolar modo, come si può leggere dalla seguente tabella

Materiale Silicio monocristallino Silicio policristallino

Fase del processo Grado di purezza

Consumo energetico (kWh/kg)

Grado di purezza

Consumo energetico (kWh/kg)

Produzione di silicio metallurgicoSi + 3HCl = SiHCl3 +H2

98% 30 98% 30

Produzione triclorosilanoSi + 3HCl = SiHCl3 +H2

98,9% 5 98,9% 5

Purificazione SiHCl3 (distillazione)

2 parti per miliardo

(distillazione a triplo stadio)

151 ppm

(distillazione a singolo stadio)

5

Deposizione Si puro microcristallino (processo Siemens)

SiHCl3 +H2 = Si + 3HCl

2 ppm 450

1 – 10 ppm (processo Union

Carbide, alternativo al

processo Siemens)

30

TOTALE SPESA ENERGETICA 500 70

8

ogni processo, e la modalità con la quale lo si svolge, ha un suo peso. La distillazione frazionata,

ad esempio, è molto più elaborata nel caso in cui si debba ottenere un prodotto più puro. Il

processo Siemens, poi, è estremamente vorace di kWh ed ha una resa del 40% circa. In termini

energetici quindi il costo di una singola cella di silicio monocristallino, cioè di un singolo wafer,

è di

500 kWh/kg / ( 1 kg * 0,55 / 27 g ) ≈ 25 kWh

laddove il costo di una singola cella di policristallino è di

70 kWh/kg / ( 1 kg * 0,55 / 39 g ) ≈ 5 kWh.

Date queste cifre e data la dimensione standard di una cella, cioè 156 cm2, si può

calcolare che la singola cella monocristallina e policristallina pareggia il bilancio energetico di

produzione rispettivamente in

1 / ( 0,01 kWh/cm2 * 156 cm2 x 16% ) * 25 kWh ≈ 100 ore

e circa in

1 / ( 0,01 kWh/cm2 * 156 cm2 x 13% ) * 5 kWh ≈ 25 ore

data una condizione di 1 Watt di picco, unità di misura che prevede un irraggiamento pari a 1

kWh/m2, la temperatura della cella di 25° e uno spettro atomico pari a 1,5 AM3.

Va considerato anche, almeno sotto alcuni aspetti, anche il peso del processo di

drogaggio. L'aggiunta di impurità ad hoc ai wafer di silicio richiede l'utilizzo di diverse

sostanze, di cui una in particolare: il trifluoruro di azoto. Questo gas, attualmente necessario per

modificare la struttura del reticolo di silicio, è stato classificato relativamente di recente come

greenhouse gas, cioè gas serra, a causa del suo global warming power (gwp). A parità di

quantità, in un periodo di un secolo, il trifluoruro di azoto inquina circa 17.000 volte più

dell'anidride carbonica; questa sua caratteristica scema col tempo ma, in un periodo di 500 anni,

si attesta comunque su un gwp pari a quasi 21.000 volte quello della CO24. Inoltre questo gas, se

inalato, provoca la metaemoglobinemia, cioè la trasformazione dell'emoglobina del sangue in

metaemoglobina, un elemento non affine all'ossigeno e quindi causa la mancata ossigenzione dei

tessuti e degli organi5.

Per quanto riguarda l'effetto serra ad oggi imputabile al trifluoruro per adesso è minimo

3 Alsema E. A., The real environmental impacts of crystalline silicon PV modules: an analysis based on up-to-date manufacturers data, 20th European PV Solar Energy Conference, giugno 2005.

4 M. J. Prather, J. Hsu, NF3, the greenhouse gas missing from Kyoto, GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 35, 2008.

5 N. H. Proctor, G. J. Hathaway, J. P. Hughes, Proctor and Hughes' chemical hazards of the workplace, Wiley-IEEE, 2004.

9

dal momento che, nonostante il gap di effetto inquinante, la quantità rilasciata nell'atmosfera di

CO2e (anidride carbonica equivalente) non lo rende assolutamente il principale attore del global

warming; questo rapporto però potrebbe capovolgersi dal momento che negli ultimi anni, con la

diffusione massiccia di schermi LCD, le tonnellate di NF3 liberate nell'atmosfera stanno

aumentando ad un tasso di circa l'11% annuo6. Se poi le prospettive di copertura massiccia del

territorio col fotovoltaico dovessero realizzarsi, tale capovolgimento sarebbe scontato.

In chiusura di paragrafo bisogna aggiungere che queste cifre, particolarmente quelle

relative alla produzione e lavorazione industriale, sono calcolate per difetto poiché non

comprendono, ad esempio, diversi passaggi intermedi fra le singole lavorazioni. Non a caso

l'energy pay back time di un pannello fotovoltaico, cioè il tempo necessario per recuperare

l'energia impiegata per produrlo, è ben superiore a quello della somma delle singole celle e si

attesta a circa due anni in zone geografiche “favorevoli” come Spagna o Italia e a circa cinque in

zone che lo sono meno, come il nord Europa7.

Se poi si conoscessero il prezzo al chilo del silicio già lavorato ed il prezzo dell'energia

elettrica si potrebbe fare un'analisi anche più approfondita sull'economicità di queste operazioni,

ma si tratta di dati aleatori, troppo dipendenti dal luogo in cui si svolgono i singoli processi

industriali e dal periodo storico di riferimento.

1.3 LO SMALTIMENTO: IL CASO DELPHOS.

Il Delphos (Demonstration ELectric PHOtovoltaic System) è ubicato sul monte

Acquilone, in provincia di Foggia. Fu installato nel 1986 e, con i suoi 300 kW di potenza

nominale, è stato per diversi anni il più grande parco fotovoltaico in Europa. Tale impianto fu

una delle conseguenze dello shock petrolifero del 1973: dopo quell'esperienza ci si rese conto

dell'inadeguatezza generale nei confronti della questione energetica e, parole dell'ingegnere

responsabile di tale progetto Michele Guerra, «si decise di puntare su tutto, dal solare al

nucleare, e l’Italia aveva i suoi progetti in ciascuno di questi settori8». Dopo quasi 25 anni di

onorato servizio, ben oltre la durata nominale statistica e sostanzialmente senza perdite di

rendimento, l'impianto è stato disattivato e per i suoi 5760 moduli di silicio policristallino si

prospetta il percorso tipico dei rifiuti speciali. O almeno lo si prospetterebbe, se non fosse stato

ideato dalla dott.ssa Miriam Spalatro il progetto pilota “Recycle Delphos” che prevede, con la

collaborazione del consorzio per il ritiro e il riciclo PV Cycle, il riciclo tout court dei materiali

delle “celle esauste” in tutti i suoi principali componenti. Si reimmetterebbe nel circuito

economico/merceologico un'enorme quantità di materiali di largo impiego quali vetro, alluminio

6 S. Sugita, P. H. Schultz, Efficient Cyanide Formation Due to Impacts of Carbonaceous Bodies on a Planet with a Nitrogen-Rich Atmosphere, GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 36, 2009.

7 N. Jungbluth, M. Tuchschmid, M. de Wild-Scholten, Life Cycle Assessment of Photovoltaics: Update of ecoinvent data v2.0, ESU - Services, 2008.

8 Miriam Spalatro, Nel “post-Delphos” il riciclo al centro, Quotidiano Energia, 10/12/2010.

10

ma soprattutto silicio.

Ma come funziona il riciclaggio di un pannello? Innanzitutto bisogna separare gli

elementi che lo costituiscono: nell'ordine vetro, etilene vinil acetato (EVA, un composto

plastico), celle di silicio con connessioni in rame e il fondo isolante fatto di lana di vetro ed altri

materiali. Esistono diverse tecniche per compiere questa operazione, ognuna delle quali con

degli inconvenienti che ne rendono il risultato parziale o comunque non ottimale. Nel 2003 però

la Deutsche Solar AG ha sviluppato un metodo più efficiente composto sostanzialmente in due

stadi: la rimozione dello strato di vetro tramite un processo termico (invece che fisico o chimico

come prevedono i metodi concorrenti) e poi il recupero del silicio tramite il processo di etching

ed il trattamento termico. Come risultato si ottengono silicio, argento, alluminio, acciaio, rame e

vetro pronti per essere rivenduti e solo il packaging e gli scarti della lavorazione saranno

destinati propriamente allo smaltimento dei rifiuti. In alcuni casi, ad esempio quando il vetro del

pannello è danneggiato, è anche possibile il riciclo partendo delle singole celle.

La fase principale del recupero del pannello avviene in un forno alla temperatura di 600°

C. A tale temperatura il materiale plastico che copre le celle si scioglie insieme agli altri

materiali, che vengono manualmente separati in questa fase. Per quanto riguarda il riciclo delle

singole celle già mancanti ab orto dello strato di vetro, si utilizzano sostanze chimiche che

distaccano gli strati dei vari materiali fino ad arrivare al singolo wafer. La media dei materiali

recuperati con questo metodo è circa l'80% del materiale entrante.

A questo livello di esperienza e maturità tecnologica il PV-Cycle ritiene di poter tirare le

somme, o almeno degli orientamenti, della convenienza in termini ambientali ed economici del

riciclaggio dei pannelli fotovoltaici affermando nel “report madre” del progetto che l'impatto

ambientale del processo di riciclaggio è «trascurabilmente piccolo in confronto ai processi

produttivi9», soprattutto per la semplicità/brevità del processo di riciclaggio così come formulato

dalla Deutsche Solar, per l'alta percentuale di materiale che si riesce a riciclare e per le basse

richieste. I benefici di tale processo, inoltre, sarebbero anche maggiori se il riciclaggio si potesse

effettuare senza metodi termici, evidentemente esosi da un punto di vista energetico. Vengono

sollevati dubbi sull'aspetto logistico dell'operazione, che ovviamente si presenta economico nel

caso di grossi impianti da recuperare ma poco conveniente in presenza di piccoli impianti

distribuiti sul terroritorio.

In ultima istanza, in quel report si stima che nel 2020 la quantità di pannelli da smaltire,

in un modo o nell'altro, sarà pari a circa 35.000 tonnellate. In quel contesto, il riciclaggio dei

moduli diventa non solo una possibilità ma una letterale necessità10. In ogni caso, quindi, lunga

vita al DELPHOS, a breve doppiamente sostenibile.

9 K. Sander, S. Schilling, J. Reinschmidt, K. Wambach, S. Schlenker, A. Müller, J. Springer, D. Fouquet, A. Jelitte, G. Stryi-Hipp, T. Chrometzka, Study on the development of a take back and recovery system for photovoltaic products , Ökopol GmbH, 2007.

10 ibidem.

11

2. IL CONTESTO COMMERCIALE.

In questo capitolo analizzeremo un pò di dati e trend della materia prima in argomento. I

prezzi per tonnellata faranno da guida, ma si porrà attenzione anche a diversi fattori esogeni, ad

esempio crisi economiche, shock petroliferi, instabilità geopolitiche, guerre e altre situazioni del

passato e, ipoteticamente, del futuro. Un approccio multidimensionale applicato ad un

argomento così complesso non può che fornire una visione più completa e chiara della

situazione.

2.1 PREZZI E QUANTITÀ.

Come ogni bene, la sua evoluzione nel mercato reagisce alle leggi della domanda e

dell'offerta, e questo è il motivo per cui anche il costo è parte di questa analisi. Serve a poco

infatti produrre energia con una modalità non invasiva ed economicamente conveniente se poi si

verificano aumenti vertiginosi del prezzo dei suoi componenti, o se accaparrarseli comporta

sanguinose guerre di conquista. Nelle pagine successive si possono analizzare graficamente

l'andamento della produzione, delle scorte e del prezzo per tonnellata (indicizzato all'inflazione

del 1998) e, separatamente, il consumo del silicio dal 195411. Poi, sulla base delle informazioni

in possesso, si potrà iniziare a formulare ipotesi sulle oscillazioni di prezzo avvenute, sulle

probabili cause e quindi sui possibili scenari futuri.

Innanzitutto possiamo notare che negli anni il prezzo in dollari per tonnellata di silicio ha

seguito un trend di quasi costante discesa, dovuto probabilmente all'aumento costante

dell'output produttivo, al miglioramento delle tecnologie di produzione e quindi alla

diminuzione del costo dell'ennesima tonnellata prodotta, senza contare la costante

miniaturizzazione degli apparecchi elettronici, che richiedono sempre meno materiale per essere

realizzati. Negli ultimi 60 anni le uniche eccezioni a questo trend sono avvenute in momenti di

alta inflazione, ad esempio negli anni '60, in occasione dello shock petrolifero del 1973 e in

occasione di alcuni conflitti come quello nel Golfo, nel Kosovo e in Iraq.

Nel 1979 sembra essersi verificato un picco produttivo, avvenuto in un periodo di discesa

del prezzo. Da allora la produzione è in quasi costante calo, ed in ogni caso non ha più superato

la quantità di 500.000 tonnellate raggiunta più volte dal 1954 a tale data di “svolta”. Il picco del

prezzo, invece, lo si è avuto nel 1974, probabilmente come riflesso dello shock del 1973. Le

quantità tenute in stock costantemente in calo dagli anni '80, poi, fanno pensare ad una recente

velocizzazione del mercato: probabilmente, a fronte di un sostanziale calo della produzione

11 SILICON STATISTICS, U.S. Bureau of Mines, 9/11/2010.

12

mondiale, la comodità di avere grosse dotazioni di magazzino si è dimostrata minima e costosa.

Per ciò che concerne le quantità consumate possiamo notare che dopo un ventennio di

altissima richiesta del materiale (dovuta all'espansione geometrica del consumo di apparecchi

elettronici) negli ultimi dieci anni si è registrato un sostanziale crollo del consumo, a fronte di un

prezzo sostanzialmente costante, che anzi ha registrato un piccolo picco nel 2008.

Evidentemente il mercato del silicio metallurgico è tutt'altro che in crisi, ma la miniaturizzazione

dei processi produttivi ha ridotto le quantità necessarie per il funzionamento del mercato

nonostante fosse anche in fase di espansione. Basti pensare, a titolo indicativo, che solo nel 2000

i principali produttori di microprocessori quali Intel e AMD realizzavano transistor della

grandezza di 35 micron, nel 2005 già producevano a 90 nanometri e nel 2008 tale dimensione

era ridotta ai 32 nanometri.

13

1954 1964 1974 1984 1994 20040

100

200

300

400

500

600

700

Apparent consumption (thousand of tons)

1954 1964 1974 1984 1994 2004

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Production (thousand of tons) Stock (thousand of tons) Unit value $/ton (inflation indexed)

2.2 MERCATO.

Innanzitutto bisogna capire chi produce cosa, e in quale maniera si può influire sulla

commercializzazione. Nonostante diamo per scontati il liberismo e il principio di competizione

occidentale, in diversi settori dell'economia esistono dei sostanziali oligopoli (quando non

monopoli) e, ovviamente, forti incentivi a cartelli impliciti od espliciti.

I principali produttori di silicio policristallino, in ordine crescente, sono la Tokoyama, la

REC, la Wacker e la Hemlock. Le prime tre hanno programmato da anni un piano di crescita

della propria produzione ed allocazione ed in particolar modo le prime due hanno appena

concluso un percorso di incremento produttivo pianificato già nel 2004 in previsione dello

svilupparsi del mercato fotovoltaico. Questa crescita ha permesso loro di più che raddoppiare

l'output produttivo, la cui somma delle due capofila ad oggi si avvicina alle 27000 tonnellate

annue1213 laddove la produzione complessiva delle prime quattro citate è di circa 39000

tonnellate annue. Tutti gli altri attori del mercato del silicio policristallino, meno di una decina,

controllano circa la metà della restante produzione mondiale.

Si profila quindi un panorama con una numero di attori rilevantemente alto, una

concentrazione del potere contrattuale non troppo accentuata (salvo che in caso di – future –

acquisizioni) e un mercato nascente, quello del riciclaggio, che probabilmente aumenterà il

livello di concorrenza fra produttori poiché, come analizzato nel paragrafo 1.3, il processo di

riciclaggio richiede costi meno alti in sé, ma anche minori investimenti per effettuarlo dal

momento che si opera sostanzialmente su un semilavorato (il pannello da riciclare) invece che

su un prodotto grezzo (il silicio metallurgico). L'aumento previsto dei costi di trasporto legato

all'aumento del prezzo dei carburanti14, poi, potrebbe favorire la nascita di centri di produzione

ma soprattutto di riciclaggio indipendenti, e quindi sottratti al potere dei grossi gruppi.

12 Wacker to further expand polysilicon production capacity, Wacker Press Releases, 17/10/2008.13 Hemlock Semiconductor Group joint ventures to invest up to $3.0 billion to expand polysilicon production for the solar

and electronics industries, Hemlock Press Release, 2008.14 J. Hansen, Cap and fade, New York Times, 6/12/2009.

14

CONCLUSIONI.

In chiusura, possiamo tirare delle conclusioni su quanto analizzato finora. Innanzitutto

l'abbondanza della materia prima, ma soprattutto la pratica del riciclaggio che si spera possa

prender piede massicciamente a breve, fanno ben sperare circa gli scenari di disponibilità futura

del materiale. Ad oggi la lavorazione per l'impiego nell'industria fotovoltaica, poi, non è troppo

esigente di risorse e si spera che, investendo in ricerca e sviluppo, si possa renderla anche meno

impattante, poiché va ricordato che di questa non bisogna considerare solo il peso in kilowattore

ma anche le sostanze impiegate, spesso dannose per l'ambiente e per la salute.

Non bisogna trascurare, poi, il fatto che in meno di un decennio l'innovazione tecnologica

potrebbe capovolgere il tavolo della questione: già da qualche anno sono allo studio soluzioni

diverse dal fotovoltaico come lo conosciamo oggi, ad esempio quello organico (che sostituisce il

silicio con pigmenti di natura vegetale), quello basato su reticoli di grafene, che è valso il nobel

per la fisica 2010 a Andre Geim e Konstantin Novoselov15, e tanto altro. Al momento, però, si

tratta di progetti ancora in fase di studio o al massimo sperimentazione e, quindi, non ancora

abbastanza maturi per essere inclusi in uno studio divulgativo.

15 The Nobel Prize in Physics 2010, Nobelprize.org, 10 Feb 2011.

15