A onda emergente de desativação de painéis fotovoltaicos na China: tecnologias

Tecnologias emergentes de reciclagem para módulos fotovoltaicos

A reciclagem de módulos fotovoltaicos de silício cristalino (c-Si) é tecnicamente desafiadora devido à sua estrutura laminada em "sanduíche", na qual materiais como vidro, células de silício e metais são encapsulados em camadas de etileno-acetato de vinila (EVA). Portanto, uma reciclagem eficaz depende de uma delaminação eficiente, seguida da recuperação do material.

Estrutura e composição aproximada de um módulo fotovoltaico de silício cristalino (c-Si).

Tecnologias de delaminação

Três abordagens principais estão sendo desenvolvidas:

Delaminação mecânicaEnvolve trituração e separação física; simples, mas resulta em menor pureza.

Delaminação térmica: decompõe ou expande o EVA em altas temperaturas; eficaz, mas consome muita energia. Exemplos incluem pirólise, separação por lâmina quente e irradiação a laser.

delaminação químicaDissolve os encapsulantes usando solventes; possibilita uma recuperação de alto valor agregado, mas requer um gerenciamento ambiental cuidadoso.

Separação mecânico-física

Após a delaminação, processos físicos como peneiramento vibratório, separação eletrostática, separação por correntes parasitas, separação por densidade e flotação por espuma (físico-químicos) são utilizados para recuperar os materiais. A separação eletrostática, por exemplo, demonstrou eficácia na recuperação de pós de silício. Deve-se notar que nenhum processo de separação isolado consegue purificar completamente todos os materiais; consequentemente, processos metalúrgicos subsequentes são essenciais para obter materiais de alta pureza e aumentar o valor total da recuperação.

Recuperação hidrometalúrgica

A hidrometalurgia desempenha um papel crucial na reciclagem de alto valor agregado de painéis fotovoltaicos, especialmente células solares, que normalmente representam mais de 60% do valor econômico recuperado de módulos fotovoltaicos em fim de vida útil e determinam, em grande parte, a viabilidade econômica geral do processo de reciclagem. O processo hidrometalúrgico é amplamente aplicado para a recuperação de metais valiosos, como prata e cobre, por meio de processos seletivos de dissolução e separação. Estes incluem:

Lixiviação com ácidos inorgânicos (ácidos nítrico, clorídrico, fluorídrico e fosfórico)

Sistemas de ácidos orgânicos (ácido metanossulfônico, ácidos carboxílicos)

Processos alcalinos (soda cáustica, amônia, iodo-iodeto, tiossulfato)

Método verde emergente (solventes eutéticos profundos, aminoácidos alcalinos)

Esses métodos permitem a recuperação seletiva de metais, mas devem equilibrar a eficiência da extração, o custo operacional, a reciclabilidade dos reagentes e o impacto ambiental.

Dentre eles, a lixiviação com ácido nítrico permanece um dos métodos mais convencionais e eficientes para a recuperação de prata. O ácido nítrico também é amplamente utilizado na fabricação de eletrodos de prata para células fotovoltaicas, onde a prata é dissolvida e processada em pastas condutoras.

No entanto, apesar de sua alta eficiência, o ácido nítrico é altamente corrosivo, gera gases NOx e é difícil de regenerar e reutilizar de forma sustentável. Diversos sistemas hidrometalúrgicos originalmente desenvolvidos para a extração de metais preciosos na indústria de mineração, como a lixiviação com iodo-iodeto e tiossulfato, também demonstraram viabilidade.

Pesquisas recentes têm se concentrado cada vez mais no desenvolvimento de alternativas mais sustentáveis: por exemplo, o uso de aminoácidos não tóxicos, incluindo glutamato e histidina, para a recuperação de prata a partir de resíduos fotovoltaicos. Esses sistemas oferecem vantagens significativas, como menor toxicidade, maior compatibilidade ambiental e melhor reciclabilidade dos reagentes.

As tendências atuais de pesquisa concentram-se na integração de processos físicos, térmicos e hidrometalúrgicos em sistemas híbridos para maximizar a eficiência de recuperação. A recuperação de alto valor agregado de silício (pureza ≥6N) e prata é fundamental para alcançar viabilidade econômica e escalabilidade industrial.