Los investigadores han evaluado el rendimiento ambiental y económico de estrategias de reciclaje diseñadas específicamente para módulos fotovoltaicos sin marco de vidrio-vidrio encapsulados con elastómero de poliolefina (POE). Este diseño de módulo es cada vez más prevalente en aplicaciones bifaciales, sin embargo, la mayoría de los estudios de reciclaje existentes se han centrado en módulos convencionales que presentan encapsulantes de etileno-vinil acetato (EVA), láminas traseras plásticas y marcos de aluminio. El equipo de investigación internacional comparó tres escenarios distintos para el procesamiento de un solo módulo de 27 kg: tratamiento térmico y químico del módulo completo; tratamiento mecánico con procesamiento selectivo que limita las etapas térmicas a fracciones específicas; y un tercer escenario que añade una mayor fraccionamiento mediante separación por corona electrostática después del tratamiento térmico.
Cada escenario de reciclaje se evaluó utilizando dos rutas químicas para la recuperación de metales: hidróxido de sodio seguido de amoníaco y peróxido de hidrógeno, o ácido nítrico combinado con peróxido de hidrógeno. Descrita como un estudio comparativo en etapa temprana basado en resultados previos de laboratorio, el análisis empleó una evaluación del ciclo de vida puerta a puerta utilizando indicadores intermedios ReCiPe 2016 con créditos por materiales primarios evitados. La evaluación económica calculó un margen operativo a nivel de proceso basado en los ingresos de los materiales recuperados y costos operativos seleccionados, excluyendo gastos de capital y mantenimiento de equipos.
Bajo supuestos básicos, los dos escenarios de reciclaje dirigido demostraron una demanda de energía reducida y mejores resultados en lo que respecta a los impactos del calentamiento global, siendo el tercer escenario el que generalmente logró la menor carga de procesamiento. Sin embargo, el tratamiento del módulo completo mantuvo beneficios más fuertes en varias categorías de impacto impulsadas por materiales debido a tasas de recuperación de materiales más altas utilizadas para créditos. La ruta química preferida varió dependiendo de la categoría de impacto específica analizada. Si bien el margen operativo permaneció positivo en todos los casos, la plata dominó los ingresos de los materiales recuperados a pesar de su masa muy baja dentro del módulo.
Los investigadores advirtieron que las ventajas de los escenarios dirigidos dependen en gran medida de las eficiencias de separación electrostática y de los valores de materiales extraídos de la literatura que no fueron validados experimentalmente para estas corrientes de materiales específicas. Tasas de recuperación más bajas o un rendimiento de sustitución inferior podrían eliminar los beneficios ambientales en ciertas categorías de impacto. El estudio destaca las compensaciones inherentes entre reducir la intensidad del tratamiento y mantener una recuperación y valor de materiales suficientemente altos. Los cambios de diseño como la construcción sin marco eliminan el paso de desmarcado pero quitan el aluminio, que es relativamente fácil de recuperar y contribuye sustancialmente a los ingresos en módulos convencionales. Por el contrario, los diseños de vidrio-vidrio eliminan las láminas traseras plásticas e incrementan el volumen de vidrio recuperable.
Los hallazgos, publicados en Solar Energy Materials and Solar Cells por Aistis Rapolas Zubas, Jolita Kruopienė, Gintaras Denafas, Floriana La Marca y Alessandra Bonoli, se basan en trabajos anteriores sobre la delaminación de POE y el reciclaje híbrido impulsado mecánicamente. El material para la investigación fue proporcionado por el fabricante lituano Soli Tek. El estudio señala que se espera que los módulos sin marco mantengan una cuota de mercado de aproximadamente el 5% durante la próxima década. Además, investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur, la Universidad de Tecnología de Gdansk y la Academia Polaca de Ciencias encontraron que la plata puede representar hasta el 47% del valor recuperable de un módulo, aunque el contenido decreciente de plata en los paneles más nuevos podría reducir los ingresos futuros por reciclaje.
Fuentes: pv magazine.