Desarrollan un método para recuperar el silicio de gran pureza de los paneles solares y convertirlo en baterías de iones de litio – El Periódico de la Energía

Recuperación de silicio de paneles solares caducados para producir baterías de iones de litio

Investigadores de la Universidad Tecnológica Nanyang de Singapur (NTU Singapur) han desarrollado un método eficaz para recuperar silicio de gran pureza de paneles solares caducados, con el objetivo de producir baterías de iones de litio que puedan satisfacer la creciente demanda mundial de vehículos eléctricos.

El silicio de gran pureza es el componente principal de las células solares, pero generalmente se desecha al final de su vida útil, que suele ser entre 25 y 30 años. Separar el silicio de otros componentes de las células solares, como aluminio, cobre, plata, plomo y plástico, es un proceso difícil. Además, el silicio reciclado suele presentar impurezas y defectos que lo hacen inadecuado para otras tecnologías basadas en el silicio.

Los métodos existentes para recuperar silicio de gran pureza consumen mucha energía y utilizan productos químicos altamente tóxicos, lo que los hace costosos y limita su adopción generalizada entre los recicladores.

Método de recuperación del silicio

El método desarrollado por la NTU ha demostrado tener una tasa de recuperación y pureza superiores a las tecnologías actuales. Además, es más eficiente, ya que solo requiere un reactivo (ácido fosfórico), mientras que los métodos convencionales utilizan al menos dos tipos de productos químicos (altamente ácidos y altamente alcalinos).

El profesor asociado Nripan Mathews, investigador principal del estudio y director del Instituto de Investigación Energética de la NTU, afirmó que “nuestro método de recuperación del silicio es eficiente y eficaz. No necesitamos utilizar múltiples productos químicos, lo que reduce el tiempo dedicado al tratamiento de los residuos químicos. Al mismo tiempo, logramos una alta tasa de recuperación de silicio puro comparable a las técnicas de extracción de alto consumo energético”.

Aunque el uso de la energía solar renovable ha aumentado en las últimas décadas, la limitada vida útil de los paneles solares (30 años) significa que en 2050 habrá 78 millones de toneladas de paneles solares caducados.

El equipo de investigación de la NTU cree que su método de recuperación del silicio puede resolver el creciente problema de los residuos de paneles solares al mantener los recursos en un ciclo.

Aplicación en vehículos eléctricos

El silicio se considera uno de los materiales más prometedores para las baterías de iones de litio de próxima generación destinadas a los vehículos eléctricos, debido a su capacidad para proporcionar una mayor autonomía y tiempos de carga más rápidos. Ante la competencia entre los fabricantes de automóviles por desarrollar baterías de iones de litio basadas en silicio para vehículos eléctricos avanzados, el equipo de investigación de la NTU cree que su nuevo método de recuperación de silicio puede satisfacer la demanda prevista de silicio de gran pureza.

El método de la NTU consiste en sumergir la célula solar caducada en ácido fosfórico diluido caliente durante 30 minutos para eliminar los metales (aluminio y plata) de su superficie. Este proceso se repite con ácido fosfórico fresco para garantizar la eliminación completa de los metales, lo que resulta en una oblea de silicio puro después de otros 30 minutos.

Mediante análisis espectroscópicos avanzados para evaluar el contenido elemental de la oblea recuperada, los investigadores descubrieron que su muestra alcanzaba una tasa de recuperación del 98,9% con una pureza del 99,2%, resultados comparables a los obtenidos con los métodos actuales.

Cuando el silicio recuperado se recicló en un ánodo de batería de iones de litio y se evaluó su eficiencia, su rendimiento fue similar al del silicio nuevo comprado en el mercado.

El Dr. Sim Ying, investigador del Instituto de Investigación de la Energía de la NTU y también participante en el estudio, explicó que “el rendimiento comparable entre nuestra batería de iones de litio basada en silicio reciclado y las recién compradas demuestra que el método de la NTU es viable. Preveemos que nuestro método de recuperación del silicio, más rápido y económico, impulsará positivamente el desarrollo de las baterías de los vehículos eléctricos”. Además, mencionó que “además de los vehículos eléctricos, también existen aplicaciones potenciales en dispositivos termoeléctricos”.

1. Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) relacionados

• ODS 7: Energía asequible y no contaminante
• ODS 9: Industria, innovación e infraestructura
• ODS 11: Ciudades y comunidades sostenibles
• ODS 12: Producción y consumo responsables
• ODS 13: Acción por el clima
• ODS 15: Vida de ecosistemas terrestres

2. Metas específicas de los ODS identificadas

• ODS 7.2: Aumentar la proporción de energía renovable en el consumo final de energía
• ODS 9.4: Mejorar la infraestructura y reacondicionar las industrias para que sean sostenibles
• ODS 11.6: Reducir el impacto ambiental negativo per capita de las ciudades, incluido el prestando especial atención a la calidad del aire y la gestión de los desechos municipales y de otro tipo
• ODS 12.5: Reducir sustancialmente la generación de desechos mediante la prevención, reducción, reciclado y reutilización
• ODS 13.3: Mejorar la educación, la sensibilización y las capacidades humanas respecto de la mitigación del cambio climático, la adaptación a él, la reducción de sus efectos y la alerta temprana
• ODS 15.2: Promover la implementación de prácticas de gestión sostenible de todos los tipos de bosques, detener la deforestación, restaurar los bosques degradados y aumentar la forestación y la reforestación a nivel mundial

3. Indicadores de los ODS mencionados en el artículo

• Indicador 7.2.1: Proporción de energía renovable en el consumo final de energía
• Indicador 9.4.1: Valor agregado bruto de la industria manufacturera como porcentaje del PIB y empleo total en la industria manufacturera como porcentaje del empleo total
• Indicador 11.6.1: Proporción de desechos municipales sólidos recogidos y gestionados de manera segura en relación con el total de desechos generados
• Indicador 12.5.1: Cantidad de desechos generados per capita y por nivel de ingresos
• Indicador 13.3.1: Número de países que han integrado medidas de mitigación y adaptación al cambio climático en sus políticas, estrategias y planes nacionales
• Indicador 15.2.1: Superficie forestal como porcentaje de la superficie terrestre total

4. Tabla de ODS, metas e indicadores

¡Atención! Este espléndido artículo nace de la fuente del conocimiento, moldeado por una maravillosa tecnología patentada de inteligencia artificial que profundizó en un vasto océano de datos, iluminando el camino hacia los Objetivos de Desarrollo Sostenible. Recuerda que todos los derechos están reservados por SDG Investors LLC, lo que nos permite defender el progreso juntos.

Fuente: elperiodicodelaenergia.com

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