Pesquisa da Universidade de Newcastle, Austrália: Taxa de recuperação de prata em módulos solares pode atingir 93%

De acordo com pt.wedoany.com-Pesquisadores da Universidade de Newcastle, Austrália, em colaboração com a CSIRO Energy e a PV Industries, investigaram sistematicamente os fatores eletroquímicos que afetam a eficiência da recuperação de prata no processo de reciclagem de módulos solares, com foco na análise do papel do material do eletrodo, da densidade de corrente e da contaminação por cobre no comportamento da eletrodeposição de prata.

A equipe de pesquisa destacou que, embora a prata represente apenas cerca de 0,03% do peso dos módulos fotovoltaicos, ela contribui com metade do valor dos materiais do módulo. De acordo com as projeções atuais, até 2050, entre 85% e 95% das reservas globais de prata poderão estar fixadas em módulos fotovoltaicos. Embora a literatura anterior já tenha explorado experimentalmente a recuperação eletroquímica de prata em células fotovoltaicas, ainda há poucos estudos sobre os mecanismos de influência das variáveis subjacentes do processo.

No experimento, a equipe preparou um eletrólito de lixiviação de prata contendo 4 M de ácido nítrico (HNO₃) e 20 mM de nitrato de prata (AgNO₃) para simular a solução de prata dissolvida de células solares recicladas. Esse eletrólito foi então avaliado em uma célula eletroquímica de três eletrodos equipada com quatro materiais de cátodo: prata, aço inoxidável 316L, cobre e grafite. Após determinar o material de eletrodo ideal, os pesquisadores analisaram ainda os efeitos da densidade de corrente e da concentração de cobre na deposição de prata. As densidades de corrente foram definidas em −5, −20, −35 e −50 mA cm⁻², e as concentrações de cobre no eletrólito foram ajustadas para 10, 20 e 30 mM, respectivamente. A taxa de recuperação de prata, a eficiência de Faraday, o potencial de deposição, a morfologia e a pureza do depósito foram caracterizadas por meio de análise gravimétrica, voltametria cíclica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS) e difração de raios X (DRX).

Os resultados mostraram que o eletrodo de aço inoxidável apresentou desempenho equivalente ao eletrodo de prata, alcançando uma taxa média de recuperação de 93% e eficiência de Faraday de 92%, além de demonstrar maior estabilidade, sem contaminação da prata depositada. O eletrodo de cobre mostrou-se instável no eletrólito, dissolvendo-se durante o processo de deposição; o eletrodo de grafite não conseguiu gerar depósitos de prata estáveis de forma contínua.

Após determinar o aço inoxidável 316L como o material de eletrodo mais adequado, a equipe examinou seu desempenho em diferentes densidades de corrente. Os resultados revelaram que o aumento da densidade de corrente elevou simultaneamente a taxa de recuperação de prata e a eficiência de Faraday — de 87% e 86% a −5 mA cm⁻² para 93% e 96% a −35 mA cm⁻². No entanto, além desse valor, ambos os indicadores apresentaram queda. Além disso, a densidade de corrente influenciou significativamente a morfologia do depósito, com a tendência de redução do tamanho das partículas depositadas à medida que a densidade de corrente aumentava.

O estudo também constatou que a concentração de cobre no eletrólito exerce influência significativa no comportamento eletroquímico do sistema, conforme confirmado por medições de voltametria cíclica. A concentração de cobre também parece afetar os processos de nucleação e deposição da prata, alterando consequentemente a morfologia do depósito. No entanto, dentro da faixa de concentrações testada (até 30 mM de cobre e 20 mM de prata), não foram observados indícios de codeposição de cobre na prata depositada.

Os resultados foram publicados na revista Electrochimica Acta sob o título "A parametric analysis of electrochemical variables in silver recovery for solar module recycling" (Uma análise paramétrica das variáveis eletroquímicas na recuperação de prata para a reciclagem de módulos solares).