Esses cientistas querem resolver a crise do lixo eletrônico solar

20

Um novo projeto de pesquisa financiado pelo Departamento de Energia busca resolver um dos maiores desafios da energia solar – o que fazer com os painéis solares depois que morrem.

A energia solar é a chave para resolver as mudanças climáticas, mas para que a tecnologia em si seja sustentável, ela precisa ser reciclável. Infelizmente, quando um painel solar morre hoje, é provável que encontre um de dois destinos: um triturador ou um aterro sanitário.

Os pesquisadores da Arizona State University (ASU) esperam mudar isso por meio de um novo processo de reciclagem que usa produtos químicos para recuperar metais e materiais de alto valor, como prata e silício, tornando a reciclagem mais economicamente atrativa. No início deste mês, a equipe recebido uma doação de $ 485.000 de dois anos do Escritório de Manufatura Avançada do DOE para validar ainda mais a ideia, que eles esperam estabelecer as bases para uma planta piloto de reciclagem nos próximos três anos. Os fundos correspondentes estão sendo fornecidos pela ASU e pela empresa de energia Primeiro Solar, que está atuando como consultor industrial no projeto.

Se tudo correr bem, um processo de reciclagem solar mais limpo e econômico poderia chegar ao mercado como a primeira onda de painéis solares atinge o fluxo de resíduos.

“À medida que aumentamos a fabricação de energia limpa, produzindo mais tecnologia de energia limpa, pensar na reciclagem no final da vida útil se torna ainda mais importante”, diz Diana Bauer, vice-diretor interino do Escritório de Manufatura Avançada do DOE.

Embora relativamente poucos painéis solares já tenham atingido o fim de sua vida útil, os especialistas suspeitam que a maioria dos que chegaram estão parando em aterros, onde metais e materiais valiosos dentro deles são perdidos. Meng Tao, pesquisador de sustentabilidade solar da ASU que está liderando o novo esforço de reciclagem, estimou que o mundo pode enfrentar a escassez de fornecimento de pelo menos um desses metais, prata, muito antes de construirmos todos os painéis solares necessários para a transição dos combustíveis fósseis. Enquanto isso, o silício de grau solar requer uma quantidade enorme de energia para ser fabricado e usá-lo mais de uma vez é importante para manter as demandas de eletricidade da indústria solar – e sua pegada de carbono – baixas.

Mesmo quando os painéis solares são reciclados hoje, esses materiais raramente são recuperados. Em vez disso, os recicladores normalmente removem a moldura de alumínio que mantém o painel unido, descasca a fiação de cobre da parte traseira e fragmente o próprio painel, criando um hash solar que é vendido como vidro triturado. Esses três produtos – alumínio, cobre e vidro triturado – podem custar a um reciclador US $ 3 por painel, diz Tao. As empresas com as quais Tao falou dizem que custa até US $ 25 para reciclar um painel, após os custos de desativação e transporte.

Novos processos de reciclagem solar que recupere mais metais e minerais poderia melhorar a economia consideravelmente. Tao e seus colegas estão propondo um desses processos, no qual o tamanho de envelope células de silício dentro dos painéis solares são primeiro separados das folhas de polímeros e vidro ao redor deles usando uma lâmina de aço quente. Uma mistura química com patente pendente desenvolvida pela startup de reciclagem de Tao Empresas TG é então usado para extrair prata, estanho, cobre e chumbo das células, deixando para trás o silício.

Embora o processo de reciclagem use produtos químicos agressivos, Tao diz que esses produtos químicos podem ser "regenerados e usados ​​repetidamente", reduzindo a quantidade de lixo que é criada – uma característica de seu método de reciclagem que ele acredita ser único. Tao acrescenta que, ao recuperar o chumbo, o processo também tem o potencial de eliminar um risco ambiental que, de outra forma, acabaria na reciclagem de resíduos ou em aterros sanitários.

Tao afirma que a TG Companies já desenvolveu tecnologia para recuperar 100% da prata, estanho, cobre e chumbo nas células solares. A nova concessão do DOE permitirá que sua equipe otimize ainda mais o processo de reciclagem de painéis solares e verifique se o silício pode ser recuperado com pureza alta o suficiente para fabricar novas células sem passar por uma etapa de purificação de uso intensivo de energia conhecida como Processo Siemens. Se tudo correr bem nos próximos dois anos, o próximo passo será atrair investidores privados para financiar uma planta piloto que pode usar o processo para reciclar cerca de 100.000 painéis solares por ano.

Karsten Wambach, fundador da organização sem fins lucrativos de reciclagem de painéis solares PV CYCLE, diz que uma "abordagem química verde", como Tao e seus colegas estão propondo, tem um "grande potencial para recuperar materiais secundários valiosos e contribuir para a proteção do meio ambiente."

Mas Wambach observa que a recuperação de toda a prata e outros metais residuais em painéis solares “pode não ser totalmente alcançável” devido a perdas durante o processo de separação de células de silício de polímeros e outros lugares. Em uma versão comercial deste processo, diz ele, a quantidade e a qualidade dos metais recuperados serão "otimizados de acordo com as especificações do usuário a jusante e potencial de economia de custos nos processos de tratamento".

A economia de custos será a chave. Dependendo do preço da prata, Tao acha que seu processo pode recuperar US $ 10-15 de materiais por painel. Mas isso pode mudar, alerta Wambach, se os fabricantes continue usando menos prata em painéis solares ao longo do tempo. E mesmo US $ 15 por painel dificilmente cobrirá o custo total de desativação e reciclagem dos painéis, o que significa políticas de apoio pode ser necessário aumentar a escala.

Um obstáculo final, diz Wambach, é que simplesmente não há muitos painéis solares sendo retirados dos telhados hoje. Mas enquanto menos de meio milhão de toneladas De resíduos solares existiam globalmente em 2016, a Agência Internacional de Energia Renovável projetou que até 2030, esse número poderia subir para 8 milhões de toneladas. Em 2050, poderemos jogar fora 6 milhões de toneladas de painéis solares mortos a cada ano, quase tantos quanto estamos instalando.

Com base nessas projeções e dados sobre o valor dos metais e minerais dentro de cada painel, Tao e seus colegas estimaram que, em 2028, o lixo eletrônico solar conterá mais de um bilhão de dólares em materiais colhíveis. Para quem consegue vencer o desafio da reciclagem, esse lixo de alta tecnologia pode se tornar um tesouro.

Fonte: The Verge