Como redesenhar a tecnologia de energia limpa para reciclagem

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Empresas como Apple e Samsung não são as únicas que fabricam dispositivos de alta tecnologia difíceis de desmontar e reciclar. O mesmo acontece com os fabricantes de tecnologias críticas de energia limpa, como painéis solares, turbinas eólicas e baterias de veículos elétricos (EV) – e, ao contrário da indústria de tecnologia de consumo, que é devagar iniciando para marcha ré algumas de suas práticas de design insustentáveis, não há muito a ser feito sobre isso.

Baterias, painéis solares e turbinas eólicas são ferramentas essenciais para combater as mudanças climáticas. No entanto, essas tecnologias consomem energia e recursos consideráveis ​​para serem produzidas, e a melhor maneira de garantir que possamos continuar produzindo mais de forma sustentável é reciclar esses recursos no final da vida útil. Mas hoje, a reciclagem de energia limpa é limitada por escolhas de design que dificultam a desmontagem, incluindo o uso generalizado de adesivos ultra-fortes. Isso pode mudar, dizem os especialistas, se as empresas que fabricam baterias superdimensionadas para EVs e ímãs de terras raras para turbinas eólicas mudarem para novos adesivos que podem ser “descolados” usando luz, calor, campos magnéticos e muito mais, ou para adesivos sem cola. desenhos.

“O design para reciclagem ainda não chegou a esse mercado”, diz Andy Abbott, professor de química da Universidade de Leicester que recentemente foi co-autor de um papel de revisão em adesivos desligáveis ​​e seu uso potencial em energia limpa.

Em vez disso, diz Abbott, os fabricantes tendem a “exagerar na engenharia” de seus produtos para segurança e durabilidade. Veja as baterias EV, que são compostas de dezenas a milhares de células individuais hermeticamente seladas coladas dentro de módulos e pacotes. Embora o uso pesado de adesivos ajude a garantir que as baterias não se desfaçam na estrada, pode torná-las incrivelmente difíceis de desmontar para reaproveitar células individuais ou reciclar metais críticos como lítio, cobalto e níquel.

“No momento, porque tudo está ligado, muitas baterias acabam sendo destruídas”, coautor do estudo Gavin Harper, especialista em reciclagem de baterias de veículos elétricos da Universidade de Birmingham, no Reino Unido, diz A Beira. “O material é misturado, o que torna as etapas subsequentes do processo de reciclagem mais complicadas.”

Painéis solares e turbinas eólicas também são projetados para durabilidade de maneiras que tornar a reciclagem um desafio. A maioria dos painéis solares é composta de células de silício revestidas em camadas de selantes de polímeros que unem as células a vidro à prova de intempéries e tampas de plástico. Embora esse design de sanduíche eletrônico signifique que os painéis podem passar décadas em um telhado exposto aos elementos, os adesivos e selantes usados ​​em todo o painel dificultam a separação limpa dos componentes no final da vida útil. Enquanto isso, os ímãs de terras raras dentro dos geradores de turbinas eólicas são revestidos com resinas e colas que podem criar contaminação significativa para quem deseja recuperar e reutilizar o material. Uma única turbina eólica pode conter centenas de libras de elementos de terras raras, e a demanda por esses metais é definido para disparar à medida que o mundo constrói mais EVs e mais turbinas.

Abbott diz que os fabricantes estão apenas começando a acordar para o fato de que a recuperação de materiais críticos dentro de tecnologias de energia limpa é importante para garantir suprimentos de longo prazo – e que novas abordagens de projeto são necessárias para facilitar isso. “Na verdade, apenas nos últimos 18 meses, essa conversa começou a aumentar”, diz ele.

O novo artigo de Abbott e Harper apresenta vários caminhos potenciais para um setor de tecnologia limpa mais reciclável. Embora seja improvável que os fabricantes de energia solar eliminem os adesivos em breve, os autores sugerem que os fabricantes podem mudar para adesivos e materiais selantes que podem ser descolados usando produtos químicos, campos magnéticos ou até mesmo um pulso sônico de alta frequência. Para ímãs de turbinas eólicas, um adesivo que perde sua aderência na presença de um campo magnético forte não funcionará, mas um que possa ser derretido usando calor ou descolado quando exposto à luz ultravioleta pode ser viável.

Projetos que usam menos adesivos podem ajudar a melhorar imensamente a reciclagem de baterias de veículos elétricos. Se as baterias fossem mais fáceis de desmontar para as células individuais, Harper diz que poderia facilitar a recuperação de materiais críticos dentro do cátodo, incluindo o lítio, que raramente é reciclado hoje. E pelo menos uma empresa já está comercializando um design de bateria sem adesivo: em 2020, a fabricante chinesa de baterias BYD anunciou um novo “Bateria da lâmina”, que apresenta células longas e finas que encaixe na bateria principal sem o uso de cola. “Em termos de desmontagem, é trivial”, diz Abbott. “As células simplesmente cortam.”

Para os fabricantes de baterias EV que não querem abandonar os designs baseados em cola, há “um grande número de métodos por aí” que podem levar a um adesivo mais removível, diz Jenny Baker, especialista em armazenamento de baterias da Swansea University em o Reino Unido. O desafio, na visão dela, será desenvolver adesivos que possam ser descolados rapidamente, em um processo que pode ser feito em escala industrial.

“A coisa agora é pegar um pouco da ciência e tentar movê-lo para o lado da engenharia, para que possamos prepará-lo para a reciclagem em grande escala, porque sabemos que muitas dessas baterias serão lançadas”, Baker diz. Baseado em crescimento projetado nos mercados de EV e armazenamento de energia, Harper estimou que até 2040, pode haver cerca de 8 milhões de toneladas métricas de resíduos de bateria precisando de reciclagem em todo o mundo. UMA quantidade semelhante de lixo eletrônico solar poderia inundar usinas de reciclagem até 2030.

Para convencer os fabricantes (e consumidores) a adotarem adesivos mais amigáveis ​​à reciclagem e designs sem adesivos, Baker diz que eles precisarão de garantias de que as alternativas não comprometam a durabilidade ou a vida útil do produto, que no setor de tecnologia limpa geralmente é medida em décadas. Ela suspeita que muitos novos projetos terão que ser “testados na estrada” em produtos com uma vida útil mais curta, onde a falha prematura é “menos um risco”.

Isso pode incluir mercados de tecnologia de consumo, onde empresas orientadas para a sustentabilidade, como Framework e Fairphone, já estão lançando modular e sem adesivo laptops e telefones destinados a serem desmontados facilmente. Mesmo titãs da indústria como Apple e Dell anunciaram recentemente metas ambiciosas e conceitos de produtos com foco na reciclabilidade. Abbott já teve conversas preliminares com um fabricante de telefones sobre colas que podem descolar uma tela com muito mais facilidade, embora ele diga que a empresa ainda não abraçou a ideia.

Em última análise, os fabricantes podem ser forçados a superar sua relutância em ajustar os projetos de produtos para reciclagem se os formuladores de políticas começarem a exigir isso ou se o mundo enfrentar escassez de metais e minerais necessários para construir essas tecnologias. Como a transição para a energia limpa causa demanda por metais de alta tecnologia aumenta, Baker diz que as empresas vão ter que começar a ser mais criativas sobre a origem de suas fontes.

“Se você pode obter (um recurso), mas é um preço muito alto, isso é ruim, mas você pode repassar o preço para o consumidor”, diz Baker. “Se você não consegue de jeito nenhum, você não tem nenhum negócio.”

Fonte: The Verge