De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa chinesa desenvolveu um processo de reciclagem de módulos fotovoltaicos de silício cristalino descartados, baseado em separação por líquido denso e corrosão com cloreto metálico. O processo compreende três etapas principais: separação por líquido denso da mistura de materiais, corrosão de células solares e corrosão de fitas condutoras. A equipe realizou simultaneamente uma avaliação do ciclo de vida e uma análise técnico-econômica para avaliar o desempenho geral do processo.
A equipe elucidou, por meio de experimentos sistemáticos, os mecanismos de reação centrais envolvendo reações de oxirredução, equilíbrio de complexação e precipitação por hidrólise. A equipe afirmou que a seleção de reagentes químicos verdes, o desempenho superior de recuperação e o potencial de reciclagem em circuito fechado dos reagentes reduziram o impacto ambiental do processo, estabelecendo uma base para sua aplicação industrial. A matéria-prima experimental foi uma mistura de partículas de vidro, células solares e fitas condutoras fornecida por uma empresa de reciclagem.
Na primeira etapa do processo, utiliza-se líquido denso de brometo de zinco para separar os materiais. Ao ajustar a densidade do líquido, diferentes componentes flutuam ou afundam, permitindo a separação do fluxo de materiais. Esta etapa recupera mais de 98% das células solares e praticamente todas as fitas condutoras antes do processamento subsequente. Na segunda etapa, uma solução de cloreto de alumínio hexa-hidratado e peróxido de hidrogênio é usada para tratar as células solares separadas em condições de água quente, removendo a camada de contato de prata, a camada traseira de alumínio e o filme antirreflexo de nitreto de silício, preservando a pastilha de silício subjacente. Após otimização dos parâmetros, as melhores condições foram: concentração de cloreto de alumínio hexa-hidratado de 1,2 mol/L, concentração de peróxido de hidrogênio de 2,0%, temperatura de reação de 200 graus Celsius e tempo de processamento de 120 minutos. Na terceira etapa, uma solução de cloreto de cobre di-hidratado é usada para tratar as fitas condutoras separadas, que consistem em um núcleo de cobre revestido com uma liga de chumbo-estanho, com o objetivo de remover chumbo e estanho, preservando o núcleo de cobre. As melhores condições foram: concentração de cloreto de cobre di-hidratado de 0,4 mol/L, velocidade de agitação de 600 rotações por minuto, tempo de 15 minutos e temperatura de 60 graus Celsius.
O processo produz silício com pureza de 99,997%, cloreto de prata com pureza de 99,64% (eficiência de recuperação de prata de 80,07%), recupera o alumínio da solução e fitas de cobre com pureza de 99,99%. Os subprodutos das fitas condutoras geram óxido de estanho e sulfato de chumbo. Além disso, a solução de corrosão de cloreto de cobre foi regenerada e reutilizada com sucesso, aumentando a sustentabilidade do processo. A avaliação do ciclo de vida, realizada com base na unidade funcional de 1 kg de resíduo de entrada, mostrou que as contribuições das etapas de separação por líquido denso, corrosão de células solares e corrosão de fitas condutoras para o potencial de aquecimento global foram de 0,049 kg de CO₂ equivalente, 3,522 kg de CO₂ equivalente e 0,055 kg de CO₂ equivalente, respectivamente. Em comparação com os métodos de tratamento tradicionais, o processo reduziu as emissões de carbono em 80,42%. A análise técnico-econômica mostrou que os benefícios de recuperação das etapas de separação por líquido denso, tratamento de células solares e tratamento de fitas condutoras foram de -0,04 USD/kg, 7,76 USD/kg e 4,81 USD/kg, respectivamente. A equipe atribuiu o benefício negativo da separação por líquido denso ao método de contabilização, onde apenas o valor de recuperação do vidro é contabilizado nesta etapa, enquanto o valor econômico das células solares e fitas condutoras separadas é alocado às respectivas etapas de processamento.
Esta nova tecnologia foi publicada no Journal of Cleaner Production, com o artigo intitulado "Reciclagem sustentável de módulos fotovoltaicos de silício cristalino descartados com base em separação por líquido denso e corrosão com cloreto metálico" (Sustainable recycling of waste crystalline silicon photovoltaic modules based on heavy liquid separation and metal chloride etching). Pesquisadores da Universidade Sun Yat-sen (Sun Yat-sen University) e da Universidade de Mineração da China (China University of Mining and Technology) participaram deste estudo.
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