De acordo com pt.wedoany.com-O Instituto de Tecnologias Energéticas e Nanomateriais (Liten), subordinado à Comissão de Energias Alternativas e Energia Atômica da França (CEA), desenvolveu uma nova tecnologia para recuperar índio de painéis solares de heterojunção (HJT) descartados.
O índio é um material essencial na camada condutora transparente de óxido das células solares de heterojunção, e sua recuperação é de grande importância para a fabricação sustentável e a gestão futura de resíduos. O autor correspondente, Romain Duwald, explica que o estudo recupera índio diretamente de células solares por meio de lixiviação ácida em condições brandas. O método utiliza ácido oxálico diluído para lixiviar a camada de óxido de índio e estanho (ITO), sendo menos prejudicial do que os ácidos inorgânicos tradicionais, permitindo a recuperação do índio com pureza de 4N em uma única etapa. O processo também separa a prata das pastilhas de silício, abrindo caminho para a recuperação desse metal valioso.
Os métodos tradicionais de recuperação hidrometalúrgica geralmente dependem de ácido clorídrico, ácido sulfúrico ou ácido nítrico para a lixiviação ácida, frequentemente com o auxílio de oxidantes como o peróxido de hidrogênio, mas a separação eficiente de índio e estanho ainda é um grande desafio. Os pesquisadores propuseram um método de duas etapas em um único recipiente baseado em ácido oxálico brando, que lixivia o óxido de índio e estanho, libera as grades de prata e, finalmente, permite a recuperação do índio na forma de óxido para reutilização.
No experimento, a equipe utilizou pó de óxido de índio e estanho de alta pureza, ácido oxálico, ácido sulfúrico e peróxido de hidrogênio, além de células solares de heterojunção fornecidas pelo CEA INES. Essas células são compostas por pastilhas de silício revestidas com camadas de óxido de índio e estanho e prata em ambos os lados. O pó de óxido de índio e estanho foi disperso em soluções ácidas e aquecido a temperaturas entre 40°C e 70°C por até 48 horas, sendo então resfriado e filtrado para coletar o lixiviado. As células solares, após trituradas, foram tratadas com ácido oxálico sob condições controladas de relação sólido-líquido para promover a lixiviação do óxido de índio e estanho. A taxa de lixiviação dos metais foi calculada com base nas concentrações de índio e estanho determinadas na solução em relação à composição do material inicial.
Análises químicas foram realizadas por espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado para quantificar os metais dissolvidos. A fase sólida foi caracterizada por difração de raios X em pó (usando radiação Cu Kα) para identificar estruturas cristalinas e produtos de reação. Os difratogramas obtidos foram interpretados com o auxílio de bancos de dados de referência e software de análise. A microscopia eletrônica de varredura foi utilizada para observar mudanças microestruturais, e a espectroscopia de raios X por dispersão de energia forneceu mapas de distribuição elementar e análises de composição. Essas técnicas, em conjunto, permitiram avaliar a eficiência de dissolução, a evolução das fases e a recuperação dos metais.
Os resultados mostraram que, à temperatura ambiente, o ácido sulfúrico resultou em uma dissolução lenta do índio, enquanto o peróxido de hidrogênio melhorou significativamente a lixiviação ao promover a decomposição do óxido por meio do aumento das reações de oxirredução. O ácido oxálico também alcançou uma lixiviação moderada de índio, com desempenho comparável ao do ácido sulfúrico em condições redutoras brandas. O aumento da temperatura para 70°C acelerou consideravelmente todos os sistemas, alcançando uma recuperação quase completa do índio no meio à base de ácido sulfúrico, enquanto o ácido oxálico apresentou rendimentos elevados, porém instáveis, devido a efeitos de precipitação. No ácido oxálico, o índio formou rapidamente oxalato de índio insolúvel, confirmado por difração de raios X e análise térmica, explicando a diminuição do índio dissolvido ao longo do tempo.
Estudos cinéticos indicaram ainda que temperaturas mais altas aumentaram significativamente a eficiência da lixiviação, com o ácido oxálico apresentando melhor desempenho nas fases iniciais, enquanto o ácido sulfúrico proporcionou taxas de extração final mais estáveis. Os cálculos de energia de ativação sugeriram que o processo é controlado quimicamente, e não limitado por difusão, sendo a dissolução do índio e do estanho governada por reações interfaciais. O ácido oxálico atuou simultaneamente como agente redutor e complexante, influenciando o comportamento de dissolução do índio e do estanho conforme as condições. Experimentos de prova de conceito em células solares de heterojunção de silício confirmaram a remoção eficaz da camada de óxido de índio e estanho, a liberação seletiva das grades de prata e a bem-sucedida precipitação e calcinação de óxido de índio de alta pureza.
Os pesquisadores afirmam que, após otimizar os parâmetros de lixiviação do índio, as melhores condições foram determinadas como uma solução de ácido oxálico 0,2 M a 70°C por 4 horas, alcançando um rendimento de 97% de índio em solução. A dissolução da camada de óxido de índio e estanho permitiu que as grades de prata se desprendessem das pastilhas de silício. Nessas condições brandas, o índio e o estanho foram lixiviados seletivamente, e os cátions de índio foram posteriormente complexados por ânions oxalato, resultando na precipitação de oxalato de índio, permitindo a separação do índio e do estanho em uma única etapa de filtração.
A equipe pretende estender esse método de recuperação a outros materiais à base de óxido de índio (In₂O₃). A tecnologia de recuperação foi publicada na revista Solar Energy Materials and Solar Cells, em um artigo intitulado "Recuperação eficiente de índio e extração direta de grades de prata de células solares de heterojunção".
