Reciclagem de módulos solares no fim da vida é inviável

Reciclagem de módulos solares no fim da vida é inviável se a diversidade de materiais não for considerada.

Pesquisadores da Austrália e da Polônia colaboraram em um estudo para determinar o valor do upcycling de materiais-chave de painéis em fim de vida útil, como alumínio, vidro e células solares, com o propósito específico para reutilização dos componentes na fabricação de painéis solares.

Pesquisadores da Universidade de New South Wales (UNSW), Universidade de Tecnologia de Gdansk e Academia de Ciências da Polônia colaboraram para estudar o valor de purificar componentes-chave de painéis solares em fim de vida útil, idealmente para reutilização na fabricação de novos painéis solares.

Os cientistas Olivia Bowen, Anna Kuczynska-Lazewska, Rong Deng e Jacek Kluska examinaram as diferenças na composição dos painéis solares entre diferentes modelos e fabricantes para avaliar inicialmente a capacidade dos módulos de serem reciclados.

“Painéis solares de silício desativados foram coletados de toda a Austrália. Alguns dos módulos foram retirados do campo devido a falhas técnicas ou atualizações do sistema, enquanto os painéis restantes eram novos painéis doados ao estudo por fabricantes de energia solar”, disseram os cientistas.

Os doze módulos fabricados por fabricantes alemães, chineses, sul-coreanos e americanos foram desmontados para coletar amostras da estrutura de alumínio, vidro e célula solar da análise composicional.

Os resultados do estudo, publicados em um artigo intitulado “Beyond assumptions: Experimental characterisation of end-of-life photovoltaic panels composition for recycling in Australia“, revelam que, apesar da variabilidade na composição dos materiais entre os diferentes painéis, os componentes-chave são todos recicláveis, embora com considerações importantes.

Eles descobriram que as estruturas de alumínio são adequadas para reciclagem, potencialmente economizando custos significativos de energia primária, porém, revestimentos superficiais contendo grandes quantidades de enxofre diminuem a pureza e o valor econômico.

Os componentes de vidro atendem aos critérios de matéria-prima na nova fabricação de vidro, apesar da presença de traços de antimônio, chumbo, cromo e ferro.

“O antimônio, adicionado ao vidro dos painéis solares para melhorar a transmissão de luz, é classificada como uma substância perigosa sujeita a limites regulatórios. O estudo constatou que os níveis de antimônio nos módulos fotovoltaicos podem exceder os limites estabelecidos e, consequentemente, as empresas de reciclagem podem precisar de licenças específicas e processos de monitoramento para manusear com segurança o vidro que contém esse elemento”, conclui o estudo.

A análise do laminado também revelou um elevado grau de reticulação do etileno-acetato de vinila (EVA), com baixos níveis de cristalinidade (inferiores a 17%), indicando que o material mantém sua função de proteção mesmo em módulos fotovoltaicos em fim de vida útil.

“Compreender a estrutura do EVA e seu grau de reticulação também é fundamental para otimizar os métodos de deslaminação em pesquisas futuras. A realização da análise do EVA previamente permitiria definir a abordagem de deslaminação mais adequada”, afirmaram os pesquisadores.

Por fim, a composição das células solares apresentou variações significativas entre os fabricantes, refletindo uma tendência da indústria de reduzir o teor de prata nos módulos mais recentes.

“O teor de cobre também variou de acordo com a tecnologia da célula utilizada no módulo. Essa tendência alerta as empresas de reciclagem para uma possível redução das receitas futuras, já que a prata pode representar até 47% do valor recuperável de um módulo”, disseram.

A presença de chumbo e estanho em todas as amostras também evidenciou a necessidade de cuidados no manuseio de materiais perigosos, especialmente no descarte de águas residuais.

Barreiras

O estudo concluiu que a variabilidade entre módulos produzidos por diferentes fabricantes pode representar um obstáculo para o desenvolvimento de processos comerciais de reciclagem eficientes.

“A reciclabilidade de cada um dos componentes depende fortemente de sua composição, sendo que tanto o alumínio quanto o vidro perdem valor devido à contaminação por diversas impurezas”, afirmaram os pesquisadores. “A tendência observada de redução do teor de prata nos módulos mais novos afetará a receita obtida com a reciclagem. Por isso, as empresas do setor precisam estar atentas à mudança no potencial econômico desse processo à medida que aumenta o volume de módulos com baixo teor de prata”.

Os pesquisadores também observaram que a reciclagem do vidro depende fortemente de que o material não seja contaminado por outros metais. Eles alertam que processos como trituração ou moagem dos módulos tendem a contaminar o vidro com prata e cobre, reduzindo seu valor e podendo tornar não reciclável o principal componente do módulo.

Apesar da variabilidade entre os diferentes módulos, os pesquisadores destacam que a simples remoção mecânica desses componentes, “mesmo desconsiderando o laminado das células”, já evitaria que grandes volumes de resíduos fossem destinados a aterros sanitários.

A equipe espera que o conjunto abrangente de dados obtidos experimentalmente possa orientar pesquisadores, empresas que desenvolvem processos de reciclagem e também a formulação de políticas públicas, área em que, segundo os autores, ainda há uma lacuna em nível federal na Austrália.

Segundo os pesquisadores, essas informações podem contribuir para otimizar estratégias de reciclagem e avaliar a viabilidade econômica dos processos destinados ao crescente volume de resíduos fotovoltaicos na Austrália e em outros mercados com características semelhantes. (pv-magazine-brasil)