Un nuevo proyecto de investigación financiado por el Departamento de Energía busca resolver uno de los mayores desafíos de la energía solar: qué hacer con los paneles solares después de que mueren.
La energía solar es clave para resolver el cambio climático, pero para que la tecnología en sí sea sostenible, debe ser reciclable. Desafortunadamente, cuando un panel solar muere hoy, es probable que se encuentre con uno de dos destinos: una trituradora o un vertedero.
Los investigadores de la Universidad Estatal de Arizona (ASU) esperan cambiar eso a través de un nuevo proceso de reciclaje que utiliza productos químicos para recuperar metales y materiales de alto valor, como la plata y el silicio, lo que hace que el reciclaje sea más atractivo económicamente. A principios de este mes, el equipo recibió una subvención de $485,000 por dos años de la Oficina de Fabricación Avanzada del DOE para validar aún más la idea, que esperan sentar las bases para una planta piloto de reciclaje en los próximos tres años. Los fondos de contrapartida están siendo proporcionados por ASU y la compañía de energía First Solar, que se desempeña como asesora industrial en el proyecto.
Si todo va bien, un proceso de reciclaje solar más limpio y rentable podría llegar al mercado justo cuando la primera ola de paneles solares llegue a la corriente de desechos.
“A medida que estamos aumentando la fabricación de energía limpia, produciendo más tecnología de energía limpia, pensar en el reciclaje al final de la vida se vuelve aún más importante”, dice Diana Bauer, subdirectora interina de la Oficina de Fabricación Avanzada del DOE.
Si bien relativamente pocos paneles solares han llegado al final de su vida útil, los expertos sospechan que la mayoría de los que lo han hecho están terminando en vertederos, donde se pierden metales y materiales valiosos dentro de ellos. Meng Tao, un investigador de sostenibilidad solar en ASU que lidera el nuevo esfuerzo de reciclaje, ha estimado que el mundo podría enfrentar una escasez de suministro de al menos uno de esos metales, la plata, mucho antes de que hayamos construido todos los paneles solares necesarios para la transición de los fósiles combustibles.
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Mientras tanto, el silicio de grado solar requiere una enorme cantidad de energía y su uso más de una vez es importante para mantener bajas las demandas de electricidad de la industria solar y su huella de carbono.
Incluso cuando los paneles solares se reciclan hoy, estos materiales rara vez se recuperan. En cambio, los recicladores suelen quitar el marco de aluminio que mantiene unido el panel, quitar el cableado de cobre de la parte posterior y triturar el panel en sí, creando un hachís solar que se vende como vidrio triturado. Esos tres productos, aluminio, cobre y vidrio triturado, podrían costarle a un reciclador $3 por panel, dice Tao. Las empresas con las que Tao ha hablado dicen que reciclar un panel cuesta hasta $ 25, después de los costos de desmantelamiento y tránsito.
Los nuevos procesos de reciclaje solar que recuperan más metales y minerales podrían mejorar considerablemente la economía. Tao y sus colegas están proponiendo un proceso de este tipo, en el que las células de silicio del tamaño de un sobre dentro de los paneles solares se separan primero de las láminas de polímeros y el vidrio que las rodea con una cuchilla de acero caliente. Una mezcla química pendiente de patente desarrollada por TG Companies, la startup de reciclaje de Tao, se utiliza para extraer plata, estaño, cobre y plomo de las células, dejando atrás el silicio.
Si bien el proceso de reciclaje utiliza productos químicos agresivos, Tao dice que esos productos químicos se pueden “regenerar y usar una y otra vez”, lo que reduce la cantidad de desechos que se crean, una característica de su método de reciclaje que él cree que es único. Tao agrega que al recuperar el plomo, el proceso también tiene el potencial de eliminar un peligro ambiental que, de otro modo, terminaría en el reciclaje de desechos o vertederos.
Tao afirma que TG Companies ya ha desarrollado tecnología para recuperar el 100% de la plata, el estaño, el cobre y el plomo de las células solares. La nueva subvención del DOE permitirá a su equipo optimizar aún más el proceso de reciclaje de paneles solares y verificar si el silicio se puede recuperar con una pureza lo suficientemente alta como para fabricar nuevas células sin pasar por un paso de purificación de uso intensivo de energía conocido como el proceso Siemens. Si todo va bien durante los próximos dos años, el próximo paso será atraer inversores privados para financiar una planta piloto que pueda utilizar el proceso para reciclar alrededor de 100,000 paneles solares al año.
Karsten Wambach, fundador de PV CYCLE, una organización sin fines de lucro que recicla paneles solares, dice que un “enfoque de química verde” como el que proponen Tao y sus colegas tiene un “gran potencial para recuperar materiales secundarios valiosos y contribuir a la protección del medio ambiente”.
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Pero Wambach señala que recuperar toda la plata y otros metales traza en los paneles solares “podría no ser completamente alcanzable” debido a las pérdidas durante el proceso de separación de las células de silicio de los polímeros y otros lugares. En una versión comercial de este proceso, dice, la cantidad y calidad de los metales recuperados se “optimizará de acuerdo con las especificaciones del usuario intermedio y el potencial de ahorro de costos en los procesos de tratamiento”.
El ahorro de costes será clave. Dependiendo del precio de la plata, Tao cree que su proceso podría recuperar $10-15 de materiales por panel. Pero eso podría cambiar, advierte Wambach, si los fabricantes continúan usando menos plata en los paneles solares a lo largo del tiempo. E incluso $15 por panel es poco probable que cubra el costo total de desmantelamiento y reciclaje de los paneles, lo que significa que es posible que se necesiten políticas de apoyo para ampliar la escala.
Un último obstáculo, dice Wambach, es que hoy en día no se están quitando tantos paneles solares de los tejados. Pero mientras que menos de medio millón de toneladas de desechos solares existían en todo el mundo en 2016, la Agencia Internacional de Energía Renovable ha proyectado que para 2030, esa cifra podría aumentar a 8 millones de toneladas. Para el 2050, podríamos estar tirando 6 millones de toneladas de paneles solares muertos cada año, casi tantos como estamos instalando.
Con base en esas proyecciones y datos sobre el valor de los metales y minerales dentro de cada panel, Tao y sus colegas han estimado que para el 2028, los desechos electrónicos solares contendrán más de mil millones de dólares en materiales cosechables. Para cualquiera que sea capaz de superar el desafío del reciclaje, esta basura de alta tecnología podría convertirse en un tesoro.
Este texto apareció originalmente en The Verge, puedes ver el original en inglés aquí.
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