Debido al rápido aumento de las instalaciones fotovoltaicas en la última década, se espera que haya una explosión de módulos fotovoltaicos retirados para el año 2050. Los científicos de NREL proponen investigación y desarrollo para avanzar en los procesos para gestionar estos desechos y establecer una economía circular fotovoltaica.
El volumen de módulos que ya no se necesita podría llegar a un total de 80 millones de toneladas métricas en treinta años más.
Los investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) de EE.UU. han realizado la primera evaluación global de los enfoques más prometedores para la gestión del final de la vida útil de los módulos solares fotovoltaicos (PV).
Los módulos fotovoltaicos tienen una vida útil de 30 años. Actualmente no existe un plan sobre cómo gestionar esto al final de su vida útil. El volumen de módulos que ya no se necesita podría llegar a un total de 80 millones de toneladas métricas para 2050. Además de la cantidad, la naturaleza de los desechos también plantea desafíos. Los módulos fotovoltaicos están hechos de materiales valiosos, preciosos, críticos y tóxicos. Actualmente no existe un estándar sobre cómo reciclar los valiosos y mitigar los tóxicos.
Numerosos artículos revisan las opciones individuales para el reciclaje de PV, pero, hasta ahora, nadie ha realizado una evaluación global de todos los esfuerzos de reciclaje de PV para identificar los enfoques más prometedores.
«La energía fotovoltaica es una parte importante de la transición energética», señaló Garvin Heath, científico senior de NREL. «Debemos ser buenos administradores de estos materiales y desarrollar una economía circular para los módulos fotovoltaicos».
Heath es autor principal de «Prioridades de investigación y desarrollo para el reciclaje de módulos fotovoltaicos de silicio que respaldan una economía circular«, publicado en la revista Nature Energy. Sus coautores son Timothy Silverman, Michael Kempe, Michael Deceglie y Teresa Barnes, Tim Remo y Hao Cui. El equipo también colaboró con expertos externos, particularmente en fabricación solar.
El estudio «proporciona una síntesis profunda de dónde debemos y no debemos dirigir nuestro enfoque como investigadores, inversores y formuladores de políticas», afirmó Heath.
Reciclar el silicio puro
Los investigadores se centraron en el reciclaje de silicio cristalino, un material utilizado en más del 90% de los sistemas fotovoltaicos instalados en una forma muy pura. Representa aproximadamente la mitad de la energía, la huella de carbono y el costo para producir módulos fotovoltaicos, pero solo una pequeña parte de su masa. El valor de este material está determinado por su pureza.
«Se necesita mucha inversión para hacer silicio puro», dijo Silverman, experto en hardware fotovoltaico. “¿Cómo podemos recuperar esa inversión en energía y materiales de la mejor manera para el medio ambiente? ”
En tanto, los autores encontraron que pocos países cuentan con regulaciones de reciclaje de PV, mientras que otros apenas comienzan a considerar soluciones, entre ellos Japón, Alemania y Reino Unido. Actualmente, solo existe una instalación de reciclaje dedicada al PV de silicio cristalino en el mundo debido a la cantidad limitada de desechos que se producen hoy en día.
Con base en sus hallazgos, los autores recomiendan la investigación y desarrollo para reducir los costos de reciclaje y los impactos ambientales, al tiempo que maximiza la recuperación de material. Sugieren centrarse en silicio de alto valor versus las obleas intactas de silicio. Este último se ha promocionado como alcanzable, pero las obleas de silicio a menudo se agrietan y probablemente no cumplan con los exigentes estándares actuales para permitir la reutilización directa. Para recuperar silicio de alto valor, los autores destacan la necesidad de investigación y desarrollo de procesos de purificación de silicio.
Los autores también enfatizan que los impactos ambientales y económicos de las prácticas de reciclaje deben explorarse utilizando análisis tecnoeconómicos y evaluaciones del ciclo de vida.
Finalmente, los autores señalan que encontrar formas de evitar el desperdicio es una parte importante de la ecuación, incluida la forma de hacer que los paneles solares duren más, usar materiales de manera más efectiva y producir electricidad de manera más eficiente.
«Necesitamos investigación y desarrollo porque la acumulación de desechos nos sorprenderá», dijo Silverman. «Al igual que el crecimiento exponencial de las instalaciones fotovoltaicas, parecerá que se mueve lentamente y luego se acelera rápidamente. Para cuando haya suficiente desperdicio para abrir una instalación dedicada a la energía fotovoltaica, necesitamos haber estudiado el proceso adecuado «.
