De izq. a dcha.: Jaione Bengoechea, Asier Murillo, Alicia Buceta y Antonio Urbina, en las instalaciones de CENER.
UPNA y CENER validan un procedimiento más eficaz para reciclar los materiales de los paneles solares al final de su vida útil
Un equipo de investigación de la Universidad Pública de Navarra (UPNA) y del Centro Nacional de Energías Renovables (CENER) ha analizado cómo reciclar de manera más eficaz los paneles solares cuando terminan su vida útil. Su trabajo se ha centrado en el encapsulante, una lámina de plástico que protege las células solares y que está fuertemente adherida al vidrio. Este material es el mayor obstáculo para el reciclaje, ya que dificulta la recuperación del vidrio y de otros elementos de valor. Para resolverlo, el grupo investigador ha probado una variante a la técnica de la cuchilla caliente, que consiste en aplicar calor al panel solar y usar una cuchilla metálica para separar sus capas. Este método resulta eficaz para recuperar íntegramente el vidrio y otros componentes de los módulos, con menor consumo energético y sin necesidad de productos químicos.
El trabajo se centró en tres materiales de encapsulación habituales en la industria: acetato de etilvinilo (EVA), elastómero de poliolefina (POE) y poliolefina termoplástica (TPO). El análisis mostró que este último es el más fácil de retirar del vidrio, mientras que los otros dos requieren mayor esfuerzo una vez alcanzado su rango de fusión, es decir, el intervalo de temperaturas en el que el material se ablanda y resulta más sencillo de separar.
Estrategias de reciclaje más eficaces
Para las personas autoras del estudio, comprender mejor el comportamiento de fusión de los encapsulantes en condiciones de reciclaje es “esencial” para optimizar los procesos de delaminación (o despegue de las distintas capas del módulo para recuperar cada una de ellas por separado) y mejorar así la eficiencia de las estrategias de tratamiento de los materiales. El objetivo era determinar en qué punto los materiales encapsulantes más comunes se vuelven “maleables y más fáciles de separar” del vidrio de los módulos fotovoltaicos.
“El principal obstáculo en el reciclaje de los módulos fotovoltaicos al final de su vida útil es el encapsulante, que se adhiere fuertemente y protege las células solares”, explica el principal autor de la investigación, Asier Murillo Marrero, que cursa un doctorado industrial en la UPNA. “Por ello, consideramos fundamental investigar el comportamiento de diferentes encapsulantes poliméricos durante el proceso de delaminación en distintas condiciones de temperatura”.
De este modo, las personas responsables del trabajo lograron identificar qué tipos de encapsulantes se despegan con mayor facilidad y determinar los intervalos de temperatura en los que su resistencia de adhesión comienza a disminuir. “Estos hallazgos aportan información valiosa para optimizar las estrategias de delaminación, mejorar la eficiencia del proceso y, en última instancia, facilitar un reciclaje más eficaz de los módulos fotovoltaicos”, añade Asier Murillo, que realiza su investigación en CENER.
Vidrio intacto
Para llevar a cabo el estudio, el grupo investigador fabricó pequeños módulos fotovoltaicos con células de silicio monocristalino y evaluó la resistencia de los distintos encapsulantes frente a la separación con cuchilla a diferentes temperaturas. Los resultados indicaron que un calentamiento excesivo no mejora el proceso y que la cuchilla caliente es suficiente para separar el vidrio, que queda “estructuralmente intacto y con apenas restos de material plástico”.
Según el equipo de investigación, este procedimiento presenta ventajas para “lograr la recuperación y el reciclaje completos” del vidrio fotovoltaico frente a métodos alternativos como los tratamientos químicos o la pirólisis, un proceso que consiste en calentar los materiales a muy altas temperaturas sin oxígeno para descomponerlos. Aunque permite separar los componentes, requiere mucha energía y puede generar subproductos que deben ser tratados posteriormente. En cambio, el método de la cuchilla caliente evita sustancias peligrosas y requiere menos consumo energético, por lo que se convierte en una solución más sostenible para reciclar módulos solares tras completar su periodo de uso.
Para las personas autoras del estudio, “el proceso de cuchilla caliente constituye una solución más práctica, eficiente desde el punto de vista energético y medioambientalmente sostenible para la gestión de módulos fotovoltaicos al final de su vida útil”.
Responsables del estudio
El equipo de investigación, que ha publicado su trabajo en la revista “Solar Energy Materials and Solar Cells” , está formado, en el caso de la UPNA, por el catedrático Antonio Urbina Yeregui, investigador del Instituto de Materiales Avanzados y Matemáticas (INAMAT²) y el ya citado Asier Murillo; y, en el caso de CENER, por la investigadora Alicia Buceta Jiménez y por Jaione Bengoechea Apezteguía, jefa del Servicio de Innovación y Desarrollo Tecnológico Fotoeléctrico y Fotovoltaico.
Además, el grupo continúa su labor sobre delaminación vinculada al reciclaje, ahora con minipaneles fotovoltaicos sometidos a diferentes condiciones de estrés, como humedad y exposición a radiación ultravioleta, según describe Asier Murillo.
