Un nuevo proceso extrae el silicio de los paneles solares para fabricar mejores baterías

Los investigadores han desarrollado una forma sostenible y muy lucrativa de abordar dos grandes problemas de la transición a la energía limpia: recuperar uno de los elementos más valiosos de los paneles solares al final de su vida útil y reconfigurarlo para construir mejores baterías.

Científicos del Instituto de Materiales Fronterizos (IFM) de la Universidad Deakin han probado con éxito un nuevo proceso que permite extraer de forma segura y eficaz el silicio de los viejos paneles solares y convertirlo en un nanomaterial cuyo valor supera los 45.000 dólares por kilo.****

A continuación, este nanosilicio se mezcla con grafito para desarrollar un nuevo tipo de ánodo de batería capaz de multiplicar por 10 la capacidad de las baterías de iones de litio, lo que supone un avance decisivo en la tecnología de almacenamiento de energía.

Reciclaje de paneles

Según Mokhlesur Rahman, investigador principal, para que todo el mundo pueda hacer frente al enorme problema de los residuos de paneles solares y desarrollar un programa de reciclaje que los desvíe de los vertederos, los científicos deben encontrar la manera de recoger y reutilizar los componentes más valiosos de los paneles.

"Las células de los paneles solares se fabrican con silicio de alto valor, pero este material no puede reutilizarse sin purificarlo, ya que se contamina mucho a lo largo de los 25 o 30 años de vida útil del panel", explica Rahman.

"Hemos desarrollado un proceso que devuelve al silicio recogido de células usadas una pureza superior al 99%, en un día y sin necesidad de productos químicos peligrosos. Este proceso térmico y químico es mucho más ecológico, barato y eficaz que cualquier otra técnica actualmente en el mercado."

Baterías

Pero es el siguiente paso el que realmente cambia las reglas del juego. El proceso de Deakin toma este silicio purificado de tamaño normal y lo reduce a nanoescala mediante un proceso especial de fresado con bolas. De nuevo, sin necesidad de productos químicos tóxicos.

"Estamos utilizando ese nanosilicio para desarrollar materiales de batería de bajo coste que ayudarán a conseguir la tecnología de baterías asequibles, de mayor rendimiento y duración que tanto se necesita para impulsar la transición energética en Australia", explica el Dr. Rahman.

El precio de mercado actual del nanosilicio es de unos 45.000 dólares el kilo, frente a los 650 dólares del silicio normal, y su demanda es aún mayor. No sólo para nuevos materiales de baterías, sino también para su uso en el desarrollo de nanofertilizantes, nuevos métodos innovadores de captura de carbono y generación de gas hidrógeno a la carta.

Mediante el reciclado de paneles solares, el equipo del IFM ha encontrado una forma de hacer más accesible este material tan caro. Calculan que su técnica podría generar 15.000 millones de dólares en recuperación de materiales si se extrapola a los 78 millones de toneladas de residuos de paneles solares que se espera que se generen en todo el mundo de aquí a 2050.

Silicio recuperado

El proceso es el resultado de años de investigación de un equipo dirigido por el professor Ying (Ian) Chen, director del ARC Research Hub for Safe and Reliable Energy, que tiene su sede en el IFM de Geelong.

"Esta tecnología desarrollada por Deakin -que incluye la purificación, la producción de nanosilicio y la integración en la nueva tecnología de baterías- supone un paso de gigante en la forma de abordar el problema de los residuos de paneles solares", declaró el profesor Chen.

"El silicio recuperado de los paneles solares al final de su vida útil puede ser una fuente masiva y sostenible de nanosilicio para satisfacer la futura demanda de materias primas para baterías. Ayudará a alimentar los hogares, el transporte y las comunidades del futuro".

Hasta ahora, el trabajo ha contado con financiación de ARC y Sustainability Victoria, y el equipo está en conversaciones con la industria para ampliar el proceso.