Aplicação de CO2 supercrítico na delaminação de um painel fotovoltaico visando a recuperação de materiais valiosos

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Data
2020-08-31Primeiro coorientador
Lopes, Poliana Pollizello
Primeiro membro da banca
Tanabe, Eduardo Hiromitsu
Segundo membro da banca
Calgaro, Camila Ottonelli
Metadata
Mostrar registro completoResumo
Os painéis fotovoltaicos são tecnologias que vêm aumentando gradativamente no mercado mundial e, após seu fim de vida, são considerados como resíduos eletrônicos. Há 250.000 toneladas métricas de resíduos de painéis solares em todo o mundo e esse número atingirá 78 milhões até 2050. Dentre algumas das consequências do descarte inadequado dos painéis fotovoltaicos, têm-se a percolação de metais pesados no solo, como o chumbo e o cádmio, e consequente impacto nos recursos hídricos e também perdas de alumínio e vidro, importantes para o mercado industrial. Além disso, ocorrem perdas de metais com alto valor agregado, como silício e prata. A importância de se reciclar os painéis fotovoltaicos vem ao encontro de se restituir ao processo produtivo esses materiais. A tecnologia de fluidos supercríticos vem se apresentando como uma técnica interessante para a reciclagem e extração de diversos materiais devido ao alto poder de solvatação e baixa viscosidade. E vantajoso utilizar essa tecnologia quando o objeto de extração possui alto valor agregado, como é o caso da placa fotovoltaica. A separação das camadas do módulo com fluidos supercríticos permite que componentes sejam reaproveitados em novos materiais. Umas das grandes dificuldades na reciclagem dos painéis solares é a delaminação de seus constituintes. Assim, esse trabalho teve como objetivo analisar a eficiência da tecnologia supercrítica com dióxido de carbono (CO2) na delaminação de painéis fotovoltaicos através da aplicação de diferentes cossolventes e uso de moinho de bolas planetário para possibilitar a exposição e acesso a metais de alto valor para serem reciclados. Foram utilizadas diversas amostras de uma placa fotovoltaica da marca Canadian Solar modelo cs6Pp-265p. Tolueno foi utilizado na delaminação do módulo fotovoltaico com CO2 supercrítico (ScCO2) e de forma comparativa no sistema à pressão atmosférica. As variáveis pressão, temperatura, razão sólido:líquido (S:L) e tempo foram analisadas. A eficiência de recuperação e pureza dos materiais obtidos após o processo foi realizada. Os constituintes do módulo fotovoltaico foram submetidos a análises de MEV/EDS, DRX, FRX, TGA, DSC e FTIR. O ScCO2 apresentou vantagens em relação ao volume de solvente e ao tempo quando comparado ao sistema à pressão atmosférica. Após 60 min no ScCO2 e no moinho de bolas planetário, a recuperação foi próxima a 100% para as frações de vidro, filamento metálico e folha de proteção. A recuperação da célula solar e EVA foi superior a 85%, a qual é satisfatória e possibilita a recuperação do silício metálico e prata, metais de alto valor para o mercado. Além disso, esse reaproveitamento reduz a extração de matéria-prima, trazendo benefícios econômicos e ambientais.
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