Painel solar: Reciclagem

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Painel solar, ou placas solares. Há alguns anos, no curso de graduação, fui ensinado que “Energia Solar” como energia alternativa. Entretanto, em todas as “apresentações” havia um ponto negativo que chamava a atenção, um problema para o futuro, o descarte desses painéis ao fim do seu “grandioso” ciclo de “pelo menos” 20 anos.

Em uma matéria com título “The first generation of solar panels will wear out. A recycling industry is taking shape” (A primeira geração de painéis solares vai se desgastar . Uma indústria de reciclagem está tomando forma – tradução livre), pude perceber que o “futuro” chegou! Dessa maneira, será que estamos preparados? Sabemos o que fazer para o descarte desses painéis? Vamos, juntos, em busca de uma resposta!

Para onde vai os painéis solares?

No geral, as pessoas estão intimamente ciente dos benefícios que a energia solar oferece às comunidades em todo o país. Assim, a energia limpa e renovável fortalece as economias locais, ajuda a reduzir as emissões de gases de efeito estufa e requer pouca manutenção durante a vida útil do investimento em comparação com outras formas de geração de energia. Entretanto, o que muitos desconhecem é quais são os prós e contras dos módulos solares no final de sua vida útil.

painel solar
Descarte inadequado de painéis solares.

Nos EUA, a grande maioria dos painéis gastos e danificados vão parar em aterros sanitários. Mas com cada vez mais acumulando, muitas pessoas sabem que isso precisa mudar, já que, a primeira geração de painéis teem se tornado obsoletos. Já o questionamento sobre serem recicláveis. A resposta rápida e imediata é “SIM”, porém, não é tão simples.

No início de 2018, os Estados Unidos tinham 53 GW de capacidade solar implantada. Supondo que a potência média de cada módulo solar instalado seja de 250 W, o peso total de todos os painéis implantados equivale 44,5 milhões de toneladas.

Para uma indústria que se orgulha da sustentabilidade, deve haver foco na reciclagem no final da vida útil de um projeto solar, para que os aterros sanitários não transbordem de painéis. Dessa maneira, a necessidade do mercado por recicladores só aumentará com o tempo. Um estudo de 2016 da Agência Internacional de Energia Renovável (IRENA) estima que os materiais recicláveis em módulos solares antigos valerão US$ 15 bilhões em ativos recuperáveis até o ano de 2050.

Então… voltando! Os painéis solares podem ser reciclados?

painel solar
Composição básica de um painel solar.

Os módulos solares de silício, compostos principalmente de vidro, plástico e alumínio. Assim, esses três materiais recicláveis e em grandes quantidades.

Apesar da reciclabilidade dos módulos, o processo de separação dos materiais pode ser complexo e requer maquinário avançado (ou trabalho manual, provalmente efetuado por trabalhadores em condições insalubres).

Porém, a questão mais relevante! Eles serão reciclados? Com a presença de metais pesados, os resíduos não podem ser mal administrados. Também é um fato conhecido que o valor dos materiais recuperados após a reciclagem não é nada comparado aos materiais originais.

Métodos de Reciclagem e o painel solar

Há, basicamente, três estágios de reciclagem de um painel solar de silício cristalino (c-Si ).

  1. delaminação,
  2. separação de material e
  3. extração e purificação de material.

Reciclam-se os painéis solarespor processos químicos, térmicos e mecânicos. O processo começa com a remoção da caixa de junção, fios e estrutura. Em seguida, o módulo triturado, classificado e separado. O ideial seria o encaminhamento dos materiais separados para processos de reciclagem específicos associados a cada material.

Células solares de CdTe e o painel solar

As células solares de CdTe (telureto de cádmio) são células solares de segunda geração. Onde recicladas de maneira um pouco diferente quando comparadas às células solares c-Si. O processo começa com a trituração de peças em pedaços maiores e depois em fragmentos menores. Em seguida, os metais semicondutores lentamente removidos. Utiliza-se o hidróxido de sódio, para precipitar os compostos metálico, separando-se o vidro para a sua reutilização.

Porém, outro método para a reciclagem de painéis solares de telureto de cádmio inclui a fragmentação física de pequenos módulos. Depois disso, esses pequenos pedaços expostos a uma atmosfera contendo oxigênio a 300°C. Essas condições resultam na delaminação do EVA. Posteriormente, esses fragmentos levados para uma atmosfera de 400°C contendo gás de cloro que causa um processo de corrosão. Nesta etapa do processo gera CdCl2(Cloreto de Cádmio) e TeCl4(Tetracloreto de Telúrio) condensam-se e precipitam-se posteriormente.

Ainda existem métodos que estão sendo pesquisados. O principal problema ou preocupação durante o processo de reciclagem é a questão dos níveis de impureza. Por exemplo, processos térmicos de alta temperatura e processos mecânicos podem criar impurezas.

Além disso, processos de baixa temperatura usados com etapas mecânicas ou químicas específicas também podem gerar impurezas. Portanto, o resultado ideal só será alcançado com uma combinação de etapas térmicas, químicas ou metalúrgicas. Uma vez que esses materiais possam ser recuperados sem as impurezas, eles terão um valor maior no mercado, o que é um dos principais obstáculos relacionados à indústria de reciclagem de painel solar.

Impactos Ambientais e painel solar

Um estudo foi feito sobre os impactos ambientais da reciclagem de painéis solares de silício cristalino (c-SI) e telureto de cádmio (CDTE) por (Thomas et al., 2020) mostra que a fase de reciclagem de PVs c -Si contribuirá com 15 -35% mais impactos ambiente, o que implica o impacto da reciclagem em todo o ciclo de vida.

Para painéis de CdTe, a contribuição da fase de reciclagem em todo o ciclo de vida é menor de 3 a 4%, dependendo do método de reciclagem escolhido. Menos consumo de eletricidade resulta em menos impactos. Em comparação, o c-Si produziu impactos significativamente maiores do que o CdTe. Isso ocorre principalmente porque a separação do material c-Si utiliza mais massa de produtos químicos do que o CdTe. A reciclagem dos painéis fotovoltaicos c-Si precisa de planejamento para recuperar o metal Ag(prata).

Dessa forma, mais impactos ambientais são evitados e o custo de remanufatura pode ser reduzido significativamente. Quanto aos painéis de telureto de cádmio, o vidro é o elemento mais impactante porque ocupa cerca de 94% do painel de CdTe e o cádmio e o telúrio são mais caros por serem metais de terras raras.

Assim, os métodos de reciclagem devem ser focados na recuperação desses materiais principalmente de maneira ambientalmente correta. Dessa maneira, espera-se que a reutilização, reparo, remanufatura e reaproveitamento desempenhem papéis importantes no futuro para desenvolver um modelo de economia circular baseado na fabricação de resíduos fotovoltaicos.

Referências:

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