¿Conoces el agua supercrítica? Te contamos qué es y por qué se ha convertido en la clave para reciclar paneles solares
Un grupo de investigadores brasileños ha creado un revolucionado método de reciclaje de paneles solares con agua supercrítica como elemento clave del proceso. Te explicamos en qué consiste exactamente.
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Publicado: 05/10/2023 11:00
El reciclaje de paneles solares es una parte esencial de la transición hacia la energía solar sostenible. No en vano, su producción ha crecido de manera explosiva en los últimos años, lo que generará un problema a largo plazo, cuando una enorme cantidad de ellos lleguen al final de su vida útil.
Los paneles solares, también conocidos como módulos fotovoltaicos, están compuestos principalmente de materiales como silicio, vidrio, aluminio y plástico. Por tanto, la gestión adecuada de los desechos de paneles solares se ha convertido en una preocupación importante.
A medida que esta industria continúa creciendo, es importante que se establezcan sistemas efectivos de reciclaje para minimizar los impactos ambientales y aprovechar al máximo los materiales contenidos en los paneles solares desechados.
Reciclaje de paneles solares con agua supercrítica
El proceso convencional de reciclaje de paneles solares implica la descomposición de los materiales, separación de los componentes y recuperación de materiales valiosos. Esto incluye la recuperación de silicio y metales como aluminio, cobre y plata.
Dicho proceso es complejo y costoso, requiriendo además elementos tóxicos. Sin embargo, un equipo de investigación brasileño ha presentado un sistema innovador que cuenta con potencial para llevar el reciclaje a un nuevo nivel.
El grupo de científicos, pertenecientes a la Universidad Estatal de Maringá, la Universidad Federal de Goiás y la Universidad de Sao Paulo, utilizan agua supercrítica, que cuenta con propiedades solventes.
El proceso comienza con la descomposición de las células solares en fragmentos más pequeños, que luego se introducen en un reactor capaz de crear agua supercrítica.
Uno de los aspectos más destacados de este método es su capacidad para degradar eficazmente compuestos orgánicos peligrosos y persistentes presentes en las células solares, sin necesidad de utilizar químicos tóxicos o peligrosos.
Los investigadores han llevado a cabo pruebas exhaustivas variando la temperatura, el caudal, el tiempo de reacción y la composición de la solución, logrando una asombrosa tasa de degradación orgánica del 99,6 % a 550 °C, con un tiempo de reacción de 60 minutos y una solución de alimentación que incluye compuestos orgánicos residuales y peróxido de hidrógeno.
En cuanto a los productos resultantes, se ha logrado una eficiencia promedio de recuperación de metales del 76 %, lo que incluye metales valiosos como aluminio, magnesio, cobre y plata.
Además, los subproductos gaseosos consisten en dióxido de carbono, hidrógeno y nitrógeno, lo que demuestra la capacidad de esta tecnología para producir gases no nocivos en un ambiente controlado, contribuyendo así a la sostenibilidad ambiental.
El subproducto líquido obtenido contiene derivados fenólicos que pueden ser sometidos a otro tratamiento mediante tecnología de agua supercrítica, lo que permite eliminar casi el 100 % del carbono orgánico total. Esto abre la posibilidad de reutilizar los productos líquidos en diversos procesos de tratamiento de residuos de paneles solares.
Finalmente, los investigadores han propuesto un diseño de superestructura con energía integrada para llevar a cabo este proceso de reciclaje a mayor escala. Mediante simulaciones, han demostrado que esta superestructura reduce significativamente los requisitos de servicios públicos, lo que conlleva una disminución del coste operativo del 60,5 %.
Qué es el agua supercrítica
El agua supercrítica es un estado físico especial en el que el agua se encuentra a una temperatura y presión críticas, lo que la lleva a un punto intermedio entre un gas y un líquido. En este estado, el agua exhibe propiedades únicas y se utiliza en diversas aplicaciones industriales y científicas como la descrita.
En condiciones normales de temperatura y presión, el agua se encuentra en estado líquido o vapor, dependiendo de la temperatura. Sin embargo, cuando se somete a temperaturas y presiones extremadamente altas, típicamente por encima de 374 ºC y 22,1 megapascales, respectivamente, el agua entra en estado supercrítico.
Las características distintivas del agua supercrítica incluyen:
- Densidad ajustable: en el estado supercrítico, la densidad del agua se puede ajustar modificando la presión y la temperatura, lo que la hace útil en diversas aplicaciones, como la extracción de compuestos químicos de materiales orgánicos.
- Capacidad solvente: el agua supercrítica es un solvente muy efectivo para una amplia variedad de sustancias, incluyendo compuestos orgánicos e inorgánicos. Esto la convierte en una herramienta valiosa en la industria de la extracción y purificación de sustancias químicas.
- Reacciones químicas controladas: el agua supercrítica también se utiliza en la síntesis de materiales y en reacciones químicas a alta presión y temperatura, permitiendo la obtención de productos específicos.
Por todo ello, el agua supercrítica es un estado físico interesante y versátil del agua que se utiliza en una variedad de aplicaciones, desde la extracción de compuestos químicos hasta la síntesis de materiales, debido a sus propiedades únicas en términos de densidad y capacidad solvente. Ahora, también puede ser la clave del reciclaje eficaz y eficiente de paneles solares.