Caracterização e reciclagem de materiais de módulos fotovoltaicos (painéis solares)

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Dias, Pablo Ribeiro
• Orientador(a): Veit, Hugo Marcelo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Módulo fotovoltaico; Reciclagem
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/127924

A busca por fontes alternativas de geração de energia tem se intensificado nos últimos anos. Uma destas alternativas é a energia solar, uma vez que é uma fonte virtualmente inesgotável e gera um impacto ambiental relativamente baixo em comparação com outras fontes de geração tradicionais. A coleta de energia solar e sua conversão em energia elétrica é possível através da utilização de painéis (módulos) fotovoltaicos. Estes painéis têm uma vida útil limitada, na média 20-25 anos, e grande parte dos painéis atualmente em uso serão substituídos por novos num futuro próximo. Assim, nos próximos anos, grandes quantidades de módulos solares serão descartados como resíduo eletrônico. A fim de recuperar matérias-primas importantes para reduzir os custos de produção e os impactos ambientais, a reciclagem desses materiais deve ser estudada e estimulada. Até o momento, existem poucos estudos publicados sobre a reciclagem de painéis fotovoltaicos de silício, sendo que esta tecnologia representa a maioria do mercado atualmente. Estes painéis contem, de uma forma geral, metais, polímeros e cerâmicos. Neste trabalho, os materiais presentes nos componentes dos painéis fotovoltaicos foram caracterizados por meio de fluorescência de raios-x, difração de raios-x, espectroscopia de dispersão de energia, espectroscopia de absorção atômica, termogravimetria e espectroscopia de infra-vermelho. A caracterização indicou que o vidro presente nos painéis é do tipo soda-cal e, uma vez segregado dos demais materiais, pode ser reciclado. Os filamentos metálicos foram identificados como cobre revestido de estanho-chumbo, o qual pode ser reciclado através de processos pirometalúrgicos conhecidos. As células fotovoltaicas dos painéis são feitas de silício de alta pureza e contem filamentos de prata ligadas a ela. A concentração de prata na célula fotovoltaica é de cerca de 16000 g/t. A moldura externa dos módulos foi identificada como alumínio e, uma vez segregada dos demais materiais, também pode ser reciclada. A avaliação de periculosidade dos módulos fotovoltaicos, de acordo com a NBR10004, indicou que esse resíduo é classificado como classe I (resíduo perigoso). Além da caracterização, foram estudadas rotas de concentração/extração de prata nos módulos, incluindo etapas de cominuição, separação granulométrica, lixiviação, precipitação e pirólise. Dentre as rotas estudadas, a que apresentou melhores resultados obedece a seguinte ordem: remoção da moldura de alumínio, moagem do resíduo, separação granulométrica, seleção da fração granulométrica menor do que 0,5 mm, lixiviação em ácido nítrico e precipitação com cloreto de sódio. Essa rota foi capaz de concentrar 75,8% da prata presente nos módulos estudados na forma de cloreto de prata.