En el contexto actual de creciente demanda por energías renovables, el reciclaje y la recuperación de materiales de tecnologías limpias como los paneles solares se han convertido en temas cruciales. Los paneles solares fotovoltaicos, compuestos por metales valiosos como aluminio, acero, cobre, zinc y plata, tienen una vida útil de aproximadamente tres décadas. Al alcanzar el final de su ciclo de vida, la recuperación de estos metales no solo es vital para mitigar el impacto ambiental, sino también para reducir la dependencia de la extracción minera.
Recuperación eficiente de plata y otros metales en paneles solares
Científicos de la Universidad de Camerino en Italia han desarrollado una técnica innovadora que combina hidrometalurgia y deposición electroquímica, logrando recuperar hasta el 98.7% de la plata contenida en células solares en desuso. Este método, comparado con las técnicas convencionales, no solo es más eficiente, sino también más amigable con el medio ambiente, ya que reduce el consumo de energía y la necesidad de productos químicos adicionales.
Importancia de la recuperación de metales
El aumento en la instalación de plantas solares a gran escala genera una demanda creciente de metales como la plata y el cobre, los cuales son esenciales para el funcionamiento de los paneles solares. Dado que estos metales tienen una disponibilidad limitada en la corteza terrestre, su recuperación se vuelve fundamental para garantizar la sostenibilidad de la cadena de suministro de energías renovables. Además, la recuperación de metales de productos desechados es significativamente menos intensiva en energía que la minería tradicional, lo que representa una alternativa más ecológica y económica.
De los paneles fotovoltaicos, se pueden recuperar varios metales importantes, entre los cuales destacan:
- Aluminio: Utilizado principalmente en los marcos y estructuras de soporte de los paneles.
- Cobre: Presente en los cables y conexiones eléctricas dentro del panel.
- Plata: Usada en las conexiones eléctricas y contactos, siendo uno de los metales más valiosos.
- Silicio: Aunque no es un metal, es un material crucial en las celdas fotovoltaicas.
- Zinc: A veces utilizado en revestimientos y en algunos componentes metálicos.
- Estaño: Usado en pequeñas cantidades en las soldaduras de los componentes eléctricos.
- Plomo: También puede estar presente en las soldaduras, aunque su uso ha disminuido en favor de alternativas más ecológicas.
Estos metales, debido a su valor y a la importancia de su recuperación para reducir el impacto ambiental, son los principales objetivos de los procesos de reciclaje de paneles solares.
Desafíos en la separación de cobre y plata
Uno de los principales desafíos en la recuperación de metales de los paneles solares es la separación de cobre y plata, debido a que sus valores de potencial de reducción son muy cercanos, lo que complica el proceso de lixiviación. Para superar esta dificultad, los investigadores utilizaron persulfato activado con una base y amoníaco, donde el persulfato actúa como un agente oxidante. Este proceso produce óxido de cobre, el cual forma una capa protectora que impide su propia lixiviación, permitiendo la separación efectiva de la plata.
En pruebas de laboratorio, se determinó que una concentración de amoníaco de 0.5 M y 0.2 mol por litro de persulfato, con un tiempo de reacción de 60 minutos, resultó en una eficiencia del 85% en la separación de plata. Sin embargo, con el objetivo de mejorar aún más la eficiencia, el equipo recurrió al uso de un proceso electroquímico avanzado.
Técnica avanzada de Electrodeposición-Redox (EDRR)
La técnica de electrodeposición con reemplazo redox (EDRR) fue seleccionada debido a su capacidad para separar plata de alta pureza directamente de un lixiviado que contiene iones de cobre, sin la necesidad de añadir productos químicos adicionales. Este método es altamente selectivo para la plata y permite recuperar metales preciosos con una eficiencia de hasta el 98.7%, lo que lo convierte en una opción superior a los procesos convencionales.
Impacto ambiental y beneficios económicos
La implementación de técnicas como la desarrollada por la Universidad de Camerino no solo mejora la eficiencia en la recuperación de metales valiosos, sino que también minimiza el impacto ambiental asociado con la disposición de paneles solares en desuso. Al reducir la necesidad de nuevas extracciones mineras, estas técnicas contribuyen a la preservación de los ecosistemas y a la disminución de las emisiones de carbono, alineándose con los objetivos globales de sostenibilidad y protección ambiental.
Más información: www.sciencedirect.com
Para qué se usa la plata en los paneles fotovoltaicos
La plata se utiliza en los paneles fotovoltaicos principalmente en las celdas solares para formar las pistas conductoras que transportan la electricidad generada por la conversión de la luz solar en energía eléctrica. Específicamente, la plata se encuentra en la pasta de plata, que se aplica sobre la superficie de las celdas solares.
Esta pasta se imprime en forma de finas líneas que actúan como colectores de electrones, capturando la corriente generada por el silicio cuando éste es expuesto a la luz solar. Debido a sus excelentes propiedades conductoras, la plata es fundamental para mejorar la eficiencia de la conversión de energía en los paneles solares. Además, es altamente resistente a la corrosión, lo que asegura la durabilidad y el rendimiento a largo plazo de los paneles fotovoltaicos.
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