O teto de vidro da reciclagem solar

De acordo com a pv magazine Brasil, a tecnologia de módulos fotovoltaicos precisa de protocolos para o fim de sua vida útil, pois uma instalação solar de 10 MW pode produzir 700 toneladas de resíduos ao longo de sua vida útil.

O vidro utilizado na fabricação de painéis solares é de alta qualidade e pode ser reciclado para: Produção de novos produtos de vidro, Utilização novamente em novos painéis solares.

O processo de reciclagem do vidro é feito da seguinte forma:

Lavagem do vidro para retirar sujidades

Trituração do vidro

Aquecimento e fusão dos cacos a uma temperatura acima de 1300°C

Moldagem e utilização novamente do vidro para a produção de garrafas, copos, etc.

A reciclagem do vidro é mais econômica do que produzir vidro a partir de matérias-primas virgens, pois: Usa menos energia no processo, não emite CO₂ extra para a atmosfera.

A associação industrial europeia PV Cycle estima que uma instalação solar de 10 MW produzirá 700 toneladas de resíduos ao longo de sua vida útil. Está ficando cada vez mais claro que os módulos fotovoltaicos precisam de protocolos de fim de vida útil – para a tecnologia e processamento de materiais e o ambiente regulatório.

A maioria das vitórias fáceis para a reciclagem de módulos fotovoltaicos já foram conquistadas. Materiais como o alumínio ou os aços usados para estruturas de módulos e o cobre usado na fiação podem ser facilmente separados de um painel e já possuem mercados de reciclagem bem estabelecidos. Os módulos podem ser triturados em instalações de lixo eletrônico ou outras instalações de reciclagem e vários materiais podem ser recuperados.

Embora processos desse tipo mantenham os módulos em fim de vida fora do aterro, eles levam a um rebaixamento na qualidade dos materiais recuperados e poucas chances de atingirem os níveis de pureza necessários para encontrar o caminho de volta para um novo módulo solar ou qualquer outra aplicação de alto valor – alongando a linha, mas não conseguindo criar o círculo desejado. A gigante de fabricação de módulos Longi confirma que já faz uso de alumínio reciclado para suas estruturas, mas vê a integração de outros materiais reciclados em sua cadeia de suprimentos como um grande desafio.

Para manter os materiais dos painéis solares em circulação indefinidamente, é necessário um tratamento especializado, em vez de processá-los com outros resíduos. Na União Europeia, os resíduos de módulos fotovoltaicos são atualmente regulamentados pela diretiva de Resíduos de Equipamentos Elétricos e Eletrônicos (WEEE). Escrevendo no relatório anual da PV Cycle para 2023, o diretor administrativo Jan Clyncke disse que “a diretiva WEEE não é a apropriada para painéis fotovoltaicos. A PV Cycle é a favor de um ato legislativo dedicado que lida apenas com todos os equipamentos de energia renovável”.

Essa legislação será vital para garantir que os módulos cheguem aos recicladores apropriados. Do lado da tecnologia, porém, há um progresso encorajador das empresas na Europa quando se trata de substituir a trituração por um processo mais efetivo na separação de materiais.

“Naturalmente, tentamos separar e reutilizar todos os componentes de um módulo e aprendemos que a britagem e a subsequente classificação são impraticáveis”, disse o CEO da empresa alemã de reciclagem solar Luxchemtech, Wolfram Palitzsch. “Uma certa proporção das etapas do processo também deve ser de natureza química. Os processos mecânicos por si só não produzem produtos puros no final”.

A recicladora fotovoltaica francesa ROSI abriu sua primeira instalação em Grenoble em 2023. Agora está planejando um segundo local no norte da Espanha, que deve entrar em operação no início de 2025, e está trabalhando em estreita colaboração com a Luxchemtech e parceiros para entrar no mercado alemão. Em vez de triturar, o ROSI usa um processo de pirólise – aquecimento em um ambiente pobre em oxigênio – para quebrar o encapsulante de polímero que mantém um módulo unido e que pode separar de forma muito mais eficaz e limpa as células de vidro e silício.

Vidro solar

Como representa a maior parcela em volume de materiais em um módulo fotovoltaico, o vidro representaria uma grande vitória para os fabricantes de energia solar – a ROSI estima que cerca de 70% do material processado em suas instalações em Grenoble é vidro. Existe também um mercado bem estabelecido para materiais de vidro reciclado, que são atraentes para os fabricantes graças à potencial economia de energia em comparação com o processamento de matéria-prima de vidro. Os rigorosos requisitos de qualidade e transparência do vidro solar, no entanto, significam que o processamento de material reciclado no nível exigido é um desafio. A ROSI fez muito progresso nessa direção em 2024 e diz que os requisitos de qualidade para energia solar também podem ser uma vantagem ao trabalhar com outros fabricantes de vidro.

“A vantagem do vidro solar é que ele precisa ser muito transparente”, disse Damien Letort, gerente comercial da ROSI. “Portanto, desde que você possa separá-lo bem, a qualidade do caco de vidro reciclado que podemos fornecer é muito, muito boa”.

Graças ao seu processo de pirólise, a ROSI pode separar e fornecer cacos de vidro altamente puros de volta aos fabricantes de vidro. Letort disse que a empresa tem trabalhado com um cliente, um grande fabricante europeu de vidro, para testar a qualidade de seu material de vidro reciclado.

“Fizemos alguns esclarecimentos com nosso cliente e estamos muito felizes com os resultados”, disse ele. “Podemos separar o vidro e é um vidro solar de alta transparência. Isso o torna muito interessante para muitos fabricantes”.

O cliente ROSI vem trabalhando com fabricantes de vidro float utilizados na indústria da construção. Letort disse que, por enquanto, é improvável que seu material de vidro reciclado seja usado em outro painel solar, porque a grande maioria do vidro solar é manuseada na Ásia e o transporte a essa distância não faria muito sentido.

Apesar do sucesso da ROSI na área, Palitzsch, da Luxchemtech, alertou que a presença de antimônio na maioria dos vidros solares ainda é um problema quando se trata de reciclagem. “Não conheço um produtor de vidro plano na Europa que possa processar um fragmento com cerca de 2 mil partes por milhão (ppm) de antimônio para fazer vidro fotovoltaico, por isso é um desafio saber quem compraria grandes quantidades de vidro contendo antimônio no futuro e a que preço”, disse ele.

Isso deve ser um desafio para os fabricantes de vidro, e não para os recicladores, disse Letort. “Colocamos o painel solar em tratamento térmico e classificação mecânica, e essa é a extensão da nossa planta”, disse ele. “Então cabe ao nosso cliente validar se pode lidar com o vidro e usá-lo em seu processo”. Ele observou que o cliente fez um grande progresso trabalhando com cacos que contêm um pouco de antimônio, ao mesmo tempo em que reconhece o problema.

“A ROSI defende o vidro livre de antimônio em novos painéis solares instalados na Europa, principalmente por meio da diretiva Ecolabel, pois abre mais portas para a reciclagem”, explicou.

Letort vê a responsabilidade da ROSI como fornecer cacos de vidro com boa transparência e observou que a pirólise pode prejudicar a transparência se não for cuidadosamente controlada e que o processo de classificação também é cuidadosamente gerenciado para impedir a entrada de resíduos de silício ou outros materiais. “Garantimos transparência de boa qualidade e os clientes lidam com a transformação de nossos materiais em seu próprio processo”, acrescentou Letort.

Prata e silício

As células de silício são o próximo maior alvo e são especialmente atraentes para os recicladores graças ao seu teor de prata. Aqui também, um afastamento da trituração é benéfico. Palitzsch disse que a trituração e o processamento posterior produziram silício com cerca de 80% de pureza. “Mas 80% de pureza simplesmente não é interessante para muitas aplicações de silício”, disse ele.

Os produtores de polissilício de grau solar têm requisitos de pureza especialmente altos – geralmente pelo menos 6N (99,9999%). E vários outros materiais usados para dopagem e deposição das outras camadas que compõem uma célula solar funcional podem significar que, mesmo que a pureza ultra-alta pudesse ser alcançada, o perfil das impurezas restantes seria diferente daquele encontrado no novo material, exigindo uma investigação mais aprofundada.

Outras aplicações de silício de alto valor têm requisitos um pouco menos rigorosos. Aqui, a ROSI diz que está em uma situação semelhante à do vidro.

“Estamos na mesma fase para o silício, estamos trabalhando com um grande parceiro na indústria química que testou nosso silício e validou que pode usá-lo”, disse Letort. “Este pode ser um dos melhores valores agregados do nosso processo. Podemos manter uma qualidade muito boa para o silício, ele só passa por tratamentos suaves”.

A ROSI patenteou seu próprio processo químico suave para separar os materiais que compõem uma célula solar depois de separados, usando pirólise, do resto do módulo, deixando-o com silício reutilizável e prata de alta pureza.

A reciclagem de painéis solares já é uma prioridade

Desafio de custo

O custo da reciclagem fotovoltaica tem sido seu maior desafio – desde convencer os proprietários de projetos a gastar dinheiro extra para manter os materiais fora do aterro, até o processamento e reintegração reais dos materiais.

Por enquanto, a ROSI é paga para fornecer reciclagem de módulos solares como um serviço, destacando a importância de uma regulamentação clara no setor e a legislação especializada que a PV Cycle e outros estão defendendo. À medida que os resíduos fotovoltaicos começam a se acumular, os processos e modelos de negócios para reciclagem solar serão fundamentais para manter os materiais em circulação. “Muito é possível tecnologicamente e muito dinheiro foi investido”, disse Palitzsch. “Esta será uma das questões mais importantes: o investimento na tecnologia valerá a pena”? (pv-magazine-brasil)