Científicos de la Universidad Tecnológica Nanyang de Singapur (NTU Singapur) han ideado un método eficaz de recuperación de silicio de gran pureza de paneles solares caducados para producir baterías de iones de litio que podrían ayudar a satisfacer la creciente demanda mundial de vehículos eléctricos.
El silicio de gran pureza constituye la mayor parte de las células solares, pero suele desecharse al final de su vida útil, entre 25 y 30 años. Es difícil separar el silicio de otros componentes de las células solares, como aluminio, cobre, plata, plomo y plástico. Además, el silicio reciclado presenta impurezas y defectos que lo hacen inadecuado para otras tecnologías basadas en el silicio.
A esto se suma que los métodos existentes para recuperar silicio de gran pureza consumen mucha energía y utilizan productos químicos muy tóxicos, lo que los encarece y limita su adopción generalizada entre los recicladores.
Método
El método de la NTU demostró una tasa de recuperación y una pureza superiores a las de las actuales tecnologías de recuperación del silicio. El proceso también es más eficaz, ya que sólo requiere un único reactivo (ácido fosfórico), mientras que los métodos convencionales incluyen al menos dos tipos de productos químicos (altamente ácidos y altamente alcalinos).
El investigador principal del estudio, el profesor asociado Nripan Mathews, catedrático de Ciencia e Ingeniería de Materiales y director del clúster del Instituto de Investigación Energética de la NTU, declaró que "nuestro método de recuperación del silicio es eficiente y eficaz. No tenemos que utilizar varios productos químicos, lo que reduce el tiempo dedicado al tratamiento posterior de los residuos químicos. Al mismo tiempo, conseguimos una elevada tasa de recuperación de silicio puro comparable a la producida por 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 30 años de los paneles solares significa que 78 millones de toneladas de paneles solares caducarán en 2050.
El equipo de investigación de la NTU cree que su método de recuperación del silicio puede resolver potencialmente el creciente problema de los residuos de paneles solares al mantener los recursos en un bucle.
Vehículos eléctricos
El silicio se considera uno de los materiales más prometedores para la próxima generación de baterías de iones de litio destinadas a los vehículos eléctricos por su capacidad para proporcionar una mayor autonomía y tiempos de carga más rápidos. Ante la carrera de 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 primero 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 da como resultado una oblea de silicio puro al cabo 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 del silicio recuperado con los métodos disponibles en la actualidad.
Cuando el silicio recuperado se recicló en un ánodo de batería de iones de litio y se comprobó 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 partícipe 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. Prevemos que nuestro método de recuperación del silicio, más rápido y barato, supondrá un impulso positivo para el desarrollo de las baterías de los vehículos eléctricos" y añadió que "aparte de los VE, también hay aplicaciones potenciales como los dispositivos termoeléctricos".
galan
09/09/2023