Los paneles solares son un dolor para reciclar. Estas empresas están tratando de arreglar eso.

Sra. Tecnología | calamar píxel

Se han instalado millones de paneles solares en las últimas dos décadas, y dado que suelen durar entre 25 y 30 años, muchos pronto estarán listos para retirarse y probablemente se dirijan a un vertedero. Pero los nuevos esfuerzos para reciclar estos paneles podrían reducir tanto la cantidad de desechos como el nuevo material que debe extraerse.

Solo alrededor del 10% de los paneles en los EE. UU. se reciclan; las regulaciones federales no lo exigen, y reciclar los dispositivos actualmente es mucho más costoso que simplemente desecharlos. Pero los materiales de los paneles solares que se desconectan cada año podrían tener un valor estimado de $ 2 mil millones para 2050. Los nuevos esfuerzos, incluido un enfoque de una empresa emergente francesa llamada ROSI, están tratando de recuperar estos materiales valiosos, especialmente plata y silicio, para hacer que el reciclaje sea el mejor. paneles más económicamente viables.

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La expansión de la producción de energía solar es clave para reducir las emisiones en todo el mundo. A nivel mundial, los paneles solares producidos 720 teravatios-hora de energía en 2019, representando alrededor del 3% de la generación eléctrica mundial. Y tomó alrededor 46 millones de toneladas métricas de paneles solares para hacerlo.

Alrededor de 8 millones de toneladas métricas de paneles solares fuera de servicio podrían acumularse en todo el mundo para 2030. Para 2050, ese número podría llegar a 80 millones . El reciclaje de estos paneles podría proporcionar una nueva fuente de materiales que de otro modo tendrían que ser extraídos (potencialmente en condiciones inseguras o peligrosas). explotador las condiciones de trabajo ), haciendo de la energía solar una pieza más sostenible del rompecabezas de la energía limpia.

¿Qué hay en un panel solar?

Los paneles solares se disponen como un sándwich con celdas en el centro. Alrededor del 90% de los paneles solares comerciales utilizan silicio como semiconductor, que convierte la luz en electricidad. Delgadas tiras de metal, generalmente de plata, se entrecruzan en la superficie de los cristales de silicio en cada celda y mueven la electricidad hacia el cableado de cobre del panel.

Las células solares están encerradas en una barrera protectora, generalmente un plástico transparente llamado EVA. Otra capa de vidrio va encima y otro tipo de plástico, como PET, cubre la parte posterior. Todo está rodeado por un marco de aluminio.

Esta construcción en capas protege las células de los elementos al tiempo que permite el paso de la luz solar, pero puede ser difícil desarmar cuando los paneles han llegado al final de su vida útil.

una segunda vida

Algunas empresas intentan restaurar y reutilizar paneles que han perdido eficiencia, o al menos rescatar algunos de sus componentes. La reutilización es la forma más sencilla y económica de reciclar paneles: requiere el menor procesamiento y tiene el precio más alto.

Un panel puede costar alrededor de $55, mientras que un panel usado puede revenderse por alrededor de $22. O los componentes del panel usado podrían venderse por un total de hasta $18, según Meng Tao , profesor de ingeniería en la Universidad Estatal de Arizona y fundador de una startup de reciclaje de paneles solares llamada TG Companies.

Aunque algunos revendedores ofrecen paneles usados ​​para la venta a clientes residenciales, no ofrecen muchos ahorros en el precio. Los paneles solo representan, como máximo, aproximadamente la mitad del costo de un panel solar residencial, y el resto del equipo y los permisos representan el resto. Dado que los paneles usados ​​no generan tanta electricidad, el dinero ahorrado al comprarlos podría no valer la pena.

Los paneles usados ​​que no se pueden revender se destinan al vertedero o a algún tipo de reciclaje. En ausencia de mandatos federales, Washington recientemente aprobaron los requisitos de reciclaje para los fabricantes, y otros estados ahora están considerando hacer lo mismo. Mientras tanto, la UE exige que los fabricantes recolecten y reciclen los paneles solares usados ​​y financien la investigación sobre soluciones al final de su vida útil para la tecnología que producen.

Alrededor de 8 millones de toneladas métricas de paneles solares fuera de servicio podrían acumularse para 2030.

Algunas instalaciones de residuos pueden reciclar paneles solares utilizando métodos mecánicos. La mayoría saca el marco de aluminio y muele todo el vidrio, el silicio y otros metales en una mezcla llamada casco de vidrio, que se puede vender para materiales de construcción u otras aplicaciones industriales.

Pero el desperdicio no vale mucho: alrededor de $ 3 por el valor de un panel de la mezcla. Y no está claro si habrá compradores para todo el desperdicio que resultaría del reciclaje de muchos más paneles solares, dice Tao. Ser capaz de extraer materiales puros y valiosos podría ayudar a que el reciclaje sea más rentable.

En 2018, la empresa de gestión de residuos Veolia, con sede cerca de París, abrió lo que dice es la primera línea de reciclaje desarrollada específicamente para reciclar paneles solares. Ubicada en Rousset, Francia, la planta también utiliza un proceso de reciclaje mecánico, aunque dado que está diseñada para paneles solares, se reciclan más componentes por separado que en las instalaciones que utilizan equipos generales de reciclaje de desechos electrónicos. Pero algunas empresas están apostando a que otros métodos, como los procesos térmicos y químicos, serán aún más eficientes.

Minería de paneles viejos

ROSI Solar, una startup francesa fundada en 2017, anunció recientemente planes para construir una nueva planta de reciclaje en Grenoble, Francia. Yun Luo, CEO de ROSI, dice que la compañía ha desarrollado un proceso para extraer la plata, el silicio y otros materiales de alto valor de los paneles usados. La planta debería abrir antes de fines de 2022 con un contrato de Soren, una asociación comercial francesa.

Soren también está trabajando con una empresa de logística francesa llamada Envie 2E Aquitaine, que intentará encontrar otros usos para los paneles solares fuera de servicio. Si los paneles no están operativos, la empresa quitará el marco de aluminio y el vidrio antes de pasárselos a ROSI para que los recicle, dice Luo.

ROSI se enfoca en recuperar plata y silicio de alta pureza, ya que estos dos materiales representan más del 60 % del costo de un panel. La empresa utiliza un proceso químico patentado en las capas restantes, centrándose en eliminar los diminutos hilos plateados que transmiten la electricidad a través de un panel solar en funcionamiento.

Luo se negó a entrar en detalles, pero dice que la empresa puede recuperar casi toda la plata en forma sólida, por lo que es más fácil separarla de otros metales, como el plomo y el estaño. Luo dice que la empresa también recupera el silicio en una forma lo suficientemente pura como para procesarlo y reutilizarlo en nuevos paneles o baterías EV.

Para ser rentable, ROSI necesitará reciclar al menos entre 2000 y 3000 toneladas de paneles por año, dice Luo. Soren espera recolectar alrededor de 7,000 toneladas de paneles en 2021, y ese número probablemente se duplicará para 2025.

Sin embargo, los precios de los materiales reciclados pueden ser bastante volátiles. Cuando Tao publicó un documento de revisión sobre el reciclaje de paneles solares en junio de 2020, calculó que el valor de las materias primas que se podrían extraer de un panel usado rondaría los 10 dólares. Para junio de 2021, dice, ese número casi se había duplicado, a $19, debido a un aumento en el precio del silicio de grado solar. Ese aumento le hizo replantearse el proceso de reciclaje que está desarrollando para su propia startup.

Esta volatilidad de precios significa que la economía del reciclaje sigue siendo incierta. Y debido a que la plata es tan cara y limitada, algunos investigadores están trabajando para reducir o incluso reemplazar la plata en los nuevos paneles solares. Si bien esto podría reducir aún más su precio, también reduciría el caso económico para el reciclaje, dice Tao.

Lo que queda por ver es el impacto ambiental de los propios esfuerzos de reciclaje. Cuantificar los efectos que tendrán sobre la contaminación y las emisiones puede ayudar a decidir cuál es el mejor enfoque para el problema de los desechos solares, dice brezo de garvin , analista sénior de sustentabilidad energética en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables. Heath es un experto en el análisis del ciclo de vida, que cuenta los impactos ambientales de una tecnología desde su producción hasta el final de su vida.

La forma en que una tecnología afecta el medio ambiente mientras está en uso no siempre cuenta la historia completa. La fabricación, el transporte y la eliminación de cualquier tecnología genera emisiones, y es importante tener todo eso en cuenta, dice Heath. La forma exacta en que se fabrica y recicla un panel ayuda a determinar qué tan útil es realmente para reducir las emisiones.

Es un cálculo que debemos considerar para la mayoría de la tecnología que usamos todos los días, agrega Heath. La cantidad total de desechos electrónicos globales podría alcanzar 120 millones de toneladas métricas anuales para 2050 , según un informe de la ONU.

Toda tecnología tiene un final de vida, dice Heath, y tienes que administrar estas tecnologías en ese punto.

Esta historia decía anteriormente que ROSI recupera silicio de grado fotovoltaico. Se ha corregido para señalar que se requeriría un procesamiento adicional para purificar el silicio recuperado a grado fotovoltaico.

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