Painéis solares não duram para sempre, e o problema já tem prazo: 2050

Os painéis solares não duram para sempre e, dentro de poucas décadas, o mundo vai ter de lidar com milhões de toneladas de equipamento fotovoltaico em fim de vida. Neste cenário, uma equipa de investigadores sul-coreanos mostrou que o silício retirado destes painéis pode ter outro fim, que não seja acabar como vidro triturado de baixo valor.

A maioria dos painéis solares foi projetada para durar entre 20 a 30 anos. Isso significa que os painéis instalados hoje vão gerar, mais cedo ou mais tarde, um volume considerável de resíduos.

Um estudo conjunto da IRENA e da IEA, publicado há uma década, estimou que o mundo poderá acumular até 78 milhões de toneladas de painéis solares em fim de vida até 2050.

Atualmente, quando um painel chega ao fim da sua vida útil, o processo de reciclagem é simples para as partes mais fáceis. Afinal, a moldura de alumínio e a caixa de junção saem sem grande dificuldade.

O problema está na espécie de laminado de vidro, no plástico e na fina camada de silício com vestígios de prata. Grande parte deste material acaba triturado e vendido como vidro de baixo valor, um processo que muitos especialistas classificam como downcycling e não reciclagem genuína.

A razão é essencialmente económica. Segundo uma revisão científica de 2024, reciclar painéis de silício custa entre 600 e 1000 dólares por tonelada, sem contar com qualquer receita gerada pelos materiais recuperados.

Para que o processo seja rentável, esse custo teria de descer para os 300-400 dólares por tonelada. Um investigador da Arizona State University, Meng Tao, explicou que reciclar um painel custa cerca de 20 dólares, mas os materiais recuperados valem apenas 10 a 12 dólares.

O silício purificado a 99,95%

Foi este impasse que uma equipa do Korea Institute of Energy Research, em colaboração com a Chungnam National University, tentou resolver de outra forma.

Em vez de tentar recuperar cada grama de prata ou reintroduzir o silício em novas células solares, os investigadores decidiram purificá-lo o suficiente para lhe dar um destino diferente.

Partindo de um único painel real da Suntech (modelo STP200-18/Ub, com 54 células de silício policristalino e arquitetura Al-BSF) em fim de vida, a equipa conseguiu purificar o silício recuperado até 99,95%.

O processo envolveu moagem, várias etapas de tratamento com ácidos para remover impurezas, e uma simples decantação em água para eliminar resíduos de titânio.

Um dos resultados mais curiosos do estudo, publicado na revista Materials Today Sustainability, é que moer o material com mais força não trouxe melhores resultados, pelo contrário.

A moagem a 800 rpm deixou 4290 ppm de alumínio residual após o tratamento com ácido, mais de 20 vezes mais do que os 189 ppm registados com uma moagem mais suave, a 400 rpm.

Segundo Jin-Seok Lee, autor correspondente do estudo, isto mostra que otimizar um processo de reciclagem não passa simplesmente por moer de forma mais intensa.

Na etapa de decantação, apenas cinco minutos foram suficientes para remover 71,4% do óxido de titânio, mantendo ao mesmo tempo 92,3% do silício.

De resíduo a cerâmica de rolamentos

Com o silício devidamente purificado, os investigadores transformaram-no em nitreto de silício, uma cerâmica extremamente dura e resistente ao calor, usada em rolamentos de esferas, ferramentas de corte, e componentes para motores automóveis e aeroespaciais.

A purificação prévia revelou-se decisiva, pois o silício limpo a 99,95% permitiu obter 93,1% da forma útil da cerâmica, contra apenas 54,7% quando essa limpeza extra era ignorada.

Segundo a equipa, este é o primeiro caso documentado de conversão de silício recuperado de módulos fotovoltaicos reais em nitreto de silício.

Esta abordagem tem vantagens:

• Económicas: triturar um painel em vidro de baixo valor recupera algo, mas é a versão menos valiosa possível desse material. Se a reciclagem só produzir subprodutos baratos, as contas nunca vão ser positivas e os painéis continuarão a acabar em aterro.
• Técnicas: ao contrário do silício de grau solar, que exige pureza extrema para voltar a ser usado em células fotovoltaicas, o nitreto de silício tolera mais imperfeições. Isto torna o material reciclado mais fácil de valorizar num mercado menos exigente em termos de pureza.

Longe de ser uma solução em escala

Apesar dos resultados promissores, o estudo baseia-se num único painel testado em laboratório, pelo que está longe de ser uma solução pronta para escala industrial. Painéis de diferentes fabricantes e diferentes idades podem comportar-se de forma distinta perante o mesmo processo.

Além disso, o mercado de nitreto de silício está longe de conseguir absorver 78 milhões de toneladas de resíduos fotovoltaicos. Mesmo que esta tecnologia seja bem-sucedida, só vai conseguir aproveitar uma fração do problema, não é uma solução única, mas mais uma ferramenta contra o desperdício solar.

Entretanto, em colaboração com a empresa sul-coreana Wonkwang S&T, os investigadores querem desenvolver tecnologia de reciclagem móvel, capaz de processar painéis mais perto do local onde são gerados.

O objetivo é reduzir custos de transporte em cerca de 30% e as emissões em mais de 10%, embora estas sejam, para já, apenas metas e não resultados comprovados.