Un láser podría reducir drásticamente la energía necesaria para reciclar paneles solares: ya lo han probado con módulos de más de diez años.
- 🔬 Nueva tecnología: investigadores de la Universidad de Glasgow utilizan un láser para separar los materiales de los paneles solares usados.
- ⚡ 84 % menos de energía: reducción estimada del consumo energético frente a procesos convencionales de reciclaje.
- 🥈 Más del 99 % de selectividad: permite recuperar plata con una elevada precisión, evitando buena parte de los tratamientos químicos agresivos.
- ♻️ Recuperación de materiales: facilita la separación de plata, silicio, aluminio y encapsulantes poliméricos.
- 🌍 Menor impacto ambiental: evita el calentamiento generalizado de los materiales a temperaturas de hasta 600 °C.
- 🏭 Próximo paso: la Universidad de Glasgow y Watt Laser trabajan para trasladar el procedimiento a instalaciones industriales.
Reciclar un panel solar parece, en principio, una operación sencilla: desmontarlo, separar sus componentes y recuperar los materiales aprovechables. Sin embargo, existe un obstáculo importante. Las células fotovoltaicas están protegidas por polímeros diseñados para permanecer adheridos durante décadas, incluso bajo condiciones meteorológicas exigentes. Esa resistencia, imprescindible durante su vida útil, complica considerablemente su reciclaje.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Glasgow, en colaboración con instituciones de Alemania y Arabia Saudí, ha desarrollado un procedimiento que utiliza láseres industriales para separar las capas de los paneles solares y recuperar materiales valiosos con un consumo energético mucho menor.
Según los investigadores, el método podría reducir hasta un 84 % la energía necesaria respecto a los tratamientos convencionales considerados en su comparación, al tiempo que permite recuperar plata con una selectividad superior al 99 % en uno de los modelos de panel estudiados.
El problema de reciclar los paneles solares actuales
La expansión de la energía fotovoltaica está creando un nuevo desafío industrial: gestionar los millones de paneles que llegarán al final de su vida útil durante las próximas décadas.
Los módulos solares convencionales contienen vidrio, aluminio, silicio, cobre, plata y diversos materiales poliméricos. Buena parte de estos componentes puede aprovecharse nuevamente, pero separarlos sin deteriorarlos ni consumir demasiada energía sigue siendo complicado.
Uno de los principales responsables es el etileno-acetato de vinilo (EVA), un polímero transparente utilizado para encapsular las células fotovoltaicas. Su función consiste en protegerlas de la humedad, las vibraciones y otros factores ambientales.
El inconveniente aparece cuando el panel debe desmontarse. El EVA está fuertemente adherido a las células y, para retirarlo mediante determinados procesos convencionales, es necesario aplicar temperaturas de entre 450 y 600 °C o recurrir a tratamientos químicos agresivos.
Esto supone un gasto energético considerable y puede dificultar la recuperación de materiales con suficiente pureza para reutilizarlos.
La plata representa un caso especialmente interesante. Aunque constituye una fracción muy pequeña de la masa del panel, puede concentrar una parte importante de su valor económico como residuo. Recuperarla de manera eficiente puede contribuir a mejorar la rentabilidad del reciclaje fotovoltaico.
Cómo funciona el reciclaje de paneles solares mediante láser
La tecnología desarrollada en Glasgow utiliza un láser de fibra con una longitud de onda de 1.064 nanómetros. Su principal ventaja consiste en que la radiación atraviesa prácticamente el encapsulante transparente y es absorbida por el silicio situado debajo.
De esta manera, la energía se concentra en la interfaz entre ambos materiales, en lugar de calentar indiscriminadamente todo el conjunto.
El proceso comprende varias etapas:
- Preparación del material: se trabaja con conjuntos de células procedentes de módulos fotovoltaicos comerciales retirados de servicio.
- Aplicación del láser: un haz de 1.064 nm recorre la superficie y deposita energía principalmente en el silicio.
- Separación del encapsulante: el calentamiento localizado debilita la unión entre el EVA y la célula, permitiendo retirar el polímero como una película relativamente íntegra.
- Separación de los conductores: las barras metálicas de conexión pueden extraerse físicamente.
- Recuperación química: el material pulverulento restante, rico en silicio y con presencia de aluminio y plata, se somete a tratamientos selectivos para separar los metales.
El resultado es una separación más controlada de los componentes, que facilita su posterior tratamiento y reduce la necesidad de utilizar procesos térmicos intensivos.
Recuperar más del 99 % de selectividad en la extracción de plata
Una de las principales aportaciones del estudio es la combinación del tratamiento láser con una secuencia química diseñada para separar los metales.
En primer lugar, los investigadores utilizan una disolución de hidróxido de sodio para retirar selectivamente el aluminio. Posteriormente, aplican una solución basada en cloruro de hierro(III) y cloruro de colina para disolver la plata y separarla del material restante.
En las pruebas realizadas con dos tipos de módulos comerciales envejecidos, la selectividad de extracción de plata superó el 99 % en el modelo REC240PE y el 95 % en el CS6P-245P.
Conviene distinguir entre selectividad y rendimiento total de recuperación. Una selectividad superior al 99 % indica que el procedimiento favorece de manera muy marcada la separación de la plata frente a otros componentes; no significa necesariamente que se haya recuperado el 99 % de toda la plata inicialmente presente en el panel.
Además, la técnica evita recurrir al ácido nítrico empleado en determinadas rutas tradicionales de lixiviación, aunque continúa necesitando reactivos químicos y una gestión adecuada de las soluciones resultantes.
Un ahorro energético estimado del 84 %
La principal ventaja ambiental del procedimiento procede de su capacidad para aplicar calor únicamente donde resulta necesario.
Mientras que los tratamientos térmicos convencionales pueden requerir calentar grandes cantidades de material, el láser actúa sobre una zona localizada para provocar la separación entre el encapsulante y el silicio.
Los investigadores estiman que esta estrategia podría reducir un 84 % la energía utilizada durante el reciclaje frente a las alternativas convencionales consideradas.
Es una diferencia importante, aunque todavía debe comprobarse cómo se traduce en instalaciones industriales completas. El consumo de los equipos auxiliares, la velocidad de tratamiento, la preparación de los paneles y las operaciones posteriores también influirán en el balance energético definitivo.
Del mismo modo, una reducción del consumo eléctrico no equivale automáticamente a una disminución idéntica de las emisiones de CO₂. La huella de carbono dependerá también de la electricidad utilizada, los reactivos y el resto de operaciones.
Una tecnología que podría llegar a las plantas de reciclaje
El proyecto no se limita a una demostración académica. La Universidad de Glasgow está colaborando con Watt Laser Ltd., una empresa especializada en tecnología láser con sede en Glasgow, para estudiar su aplicación comercial.
Una de las ventajas es que el procedimiento utiliza láseres de fibra similares a los que ya se emplean industrialmente para marcar, cortar y procesar materiales.
Esto podría facilitar su integración en equipos automatizados, sin necesidad de desarrollar desde cero una fuente láser completamente nueva.
Sin embargo, trabajar con muestras de laboratorio no es lo mismo que procesar módulos completos a escala industrial. La siguiente fase deberá demostrar que pueden instalarse múltiples cabezales láser capaces de tratar grandes superficies con suficiente rapidez y mantener la calidad de la separación.
Watt Laser considera posible avanzar en el escalado tecnológico en menos de un año, aunque esta previsión está condicionada a la participación de un socio industrial y a la definición de una capacidad de procesamiento comercialmente viable.
Potencial
La energía solar continuará necesitando sistemas capaces de gestionar los módulos que se retiren por envejecimiento, daños o sustitución tecnológica.
La recuperación de materiales valiosos puede convertirse en una actividad industrial estratégica, especialmente si permite reducir costes y obtener materias primas secundarias con calidad suficiente para volver a introducirlas en cadenas de fabricación.
En ese escenario, las tecnologías de separación selectiva mediante láser podrían complementar los procesos mecánicos y químicos existentes, evitando que materiales valiosos terminen mezclados en fracciones difíciles de aprovechar.
El desafío inmediato consiste en demostrar que el procedimiento mantiene sus ventajas cuando se procesan grandes cantidades de paneles de distintos fabricantes, edades y configuraciones.
Si supera esa fase, esta investigación podría contribuir a que una parte creciente de los materiales utilizados para fabricar nuevas tecnologías solares proceda de instalaciones fotovoltaicas que ya han terminado su vida útil.
Más información: Laser-induced delamination of aged silicon photovoltaic modules to achieve >95% selective silver recovery
Deja una respuesta