Entre los muchos avances de la industria solar en la última década, uno de los más destacados ha sido la construcción de instalaciones de reciclaje de paneles solares en todo Estados Unidos. Lo que alguna vez se consideró un problema para el futuro ya está ocurriendo a gran escala, a cargo de empresas completamente comprometidas con este sector especializado: We Recycle Solar, SolarCycle, SolarPanelRecycling.com (SPR) y muchas más. Las apuestas van en aumento: la Agencia Internacional de Energías Renovables ha proyectado que los residuos acumulados de paneles solares podrían alcanzar decenas de millones de toneladas a nivel mundial para 2050, y en Estados Unidos, estados como Washington han comenzado a adoptar reglas de responsabilidad extendida del productor para la gestión de módulos al final de su vida útil.

Aunque los recicladores forman parte de una industria con conciencia ambiental, no procesan paneles solares solo por buena voluntad; al fin y al cabo, están gestionando un negocio. Hoy en día, las principales fuentes de ingresos de los paneles solares de silicio reciclados son los marcos de aluminio y el cobre, el silicio y la plata extraídos.

"Al final del día, para que el reciclaje funcione, alguien tiene que poder consumir los productos que estás generando y consumirlos a escala", dijo Brett Henderson, CEO de SPR. "Cuando tomas un panel de silicio y lo descompones en todas sus materias primas básicas para recircularlas en las industrias manufactureras, la mayor parte de cualquier panel es vidrio. El vidrio no es una materia prima muy valiosa. Los paneles de silicio son económicamente viables de reciclar [porque] te ayuda a subsidiarlo mediante la recuperación de aluminio y plata".

Así como los recicladores juegan en el mercado de materias primas, también lo hacen los fabricantes. Los recientes precios altos de la plata han llevado a algunos fabricantes de paneles a explorar diseños que utilizan menos de este metal precioso, una consideración significativa para una industria que consume una parte considerable de la demanda mundial de plata cada año. Los paneles sin plata serían más baratos de fabricar, pero también tendrían menos valor para el reciclaje. Tendencias de fabricación como esta están obligando a los recicladores a convertirse en algunos de los expertos en paneles solares más capacitados del mercado.

Conceptos básicos del reciclaje de paneles solares

Los procesos de reciclaje descritos aquí se aplican a los paneles solares de silicio, la opción dominante en la industria solar mundial. Los paneles de película delgada de teluro de cadmio (CdTe) se instalan en muchos proyectos solares a escala de servicios públicos en Estados Unidos gracias a la base de fabricación nacional de First Solar, pero su diseño único no es tan atractivo para los recicladores externos. Los paneles de película delgada no tienen marco, es decir, carecen de aluminio, y el mercado actual no demanda cadmio ni teluro. First Solar, por su parte, opera su propio programa de recolección y reciclaje de módulos para sus productos de película delgada, un recordatorio de que el manejo al final de la vida útil puede seguir diferentes modelos según la química del panel.

El primer paso para reciclar paneles solares de silicio es retirar cuidadosamente las cajas de conexiones y los marcos. La mayor parte de lo que queda es vidrio de bajo valor, pero cuanto más limpia y completamente se retire ese vidrio, más fácil será acceder a los componentes más valiosos.

La mayor parte de la I+D de los recicladores se dedica a la retirada del vidrio, ya sea mediante molienda, fuerza u otro método. SPR completó recientemente una mejora de 12 millones de dólares en sus tres plantas de reciclaje, ubicadas en Carolina del Norte, Georgia y Texas, para retirar mejor el vidrio sin dañar las obleas de silicio y los encapsulantes que están debajo.

OnePlanet, un reciclador de paneles solares que opera en las afueras de Jacksonville, Florida, ha desarrollado un proceso que, según su CEO, André Pujadas, puede retirar el 99,5% del vidrio del módulo con un 99% de pureza de vidrio. OnePlanet lo logra con flujo de aire de alta velocidad: un viento extremo fractura y desprende el vidrio de los demás componentes.

Una vez retirado el vidrio, todos los recicladores generalmente siguen el mismo camino: triturar la oblea de silicio y sus conexiones hasta convertirlas en un polvo fino y someterlo a separación por densidad, lo que produce cobre y una mezcla de plata y silicio. El cobre se vende fácilmente para los recicladores, mientras que las refinerías pueden separar mejor la plata y el silicio para venderlos a compradores más grandes.

"Traer el [refinado] internamente no sería una ventaja competitiva. Ellos lo hacen a gran escala para industrias de todo el mundo. SPR no está tratando de reinventar la rueda", dijo Henderson.

Sin embargo, el proceso de reciclaje patentado de OnePlanet podría aportar un elemento de refinación al propio reciclador. Cuando el vidrio se retira de manera más limpia, dijo Pujadas, la mezcla de plata y silicio está menos contaminada por vidrio triturado, lo que concentra el resultado final en un 95% de silicio puro con un 1% de plata, una materia prima más valiosa para las refinerías.

"Toda la filosofía del negocio aquí sería extraer y recuperar minerales y reintroducirlos en la cadena de suministro para su reconsumo, fomentando una economía circular", dijo. "Una gran parte de eso es cuánto valor se extrae a lo largo de toda la cadena de valor. Este proceso de reciclaje está muy enfocado en un silicio de alta pureza. [Eventualmente] tendremos suficiente silicio como para que se convierta en una materia prima para la producción de silicio de grado metalúrgico".

Mirando hacia el futuro

Los recicladores de paneles ya están estudiando las tendencias futuras de fabricación para determinar cómo esos cambios afectarán su capacidad de permanecer en el negocio, y esas tendencias podrían llegar antes de lo esperado.

Dado que se espera que la mayoría de los paneles solares de silicio funcionen con éxito durante 25 años o más, todavía no ha habido una afluencia de paneles dados de baja provenientes de la primera gran ola de instalaciones estadounidenses de principios de la década de 2010. Pero existe un suministro suficiente de paneles dañados por incidentes de envío y manipulación, condiciones climáticas adversas y errores de fabricación, de modo que los recicladores deben estar al tanto de las tendencias del mañana desde hoy. No obstante, se espera que esa primera gran ola de paneles envejecidos llegue a su fin de vida útil en las próximas décadas, razón por la cual la capacidad de procesamiento y los mercados de materias primas que se están construyendo ahora se están dimensionando para volúmenes mucho mayores en el futuro.

Henderson dijo que SPR agregó equipos de reciclaje para paneles bifaciales a sus sitios de procesamiento apenas dos años después de su lanzamiento. "Estamos incorporando nueva tecnología a nuestro flujo de inmediato", dijo.

SPR cuenta con analistas de investigación dedicados en plantilla para seguir rápidamente las tendencias de fabricación y determinar si el reciclador podría necesitar una nueva tecnología de procesamiento o nuevos compradores para diferentes composiciones de materiales. Si los paneles solares usan menos plata, el cobre podría volverse más valioso, pero la mezcla de silicio y plata podría ser menos atractiva para ciertas refinerías. El reciclaje en sí es la parte fácil; encontrar los compradores adecuados de materias primas es más difícil.

"Estamos empezando a ver tecnología que no usa plata en un panel solar, o mucho menos. Si sigue siendo esta tecnología basada en silicio, simplemente va a cambiar la economía del asunto", dijo Henderson. "Con el tiempo, los costos de seguro aumentan, los costos de equipo aumentan, los costos laborales aumentan, los costos regulatorios aumentan. Y luego, si vas a eliminar uno de los componentes que ayuda a subsidiarlo, probablemente significará que los propietarios de activos van a enfrentar una montaña rusa en cuanto a cómo podrá ser el precio del reciclaje".

Los paneles tándem de perovskita-silicio, por ejemplo, aún son nuevos en el mercado, pero muchos recicladores ya están considerando cómo procesarlos. Una preocupación es su uso de plomo, que requeriría encapsulantes más resistentes para mantener fuera la humedad, encapsulantes más difíciles de romper para acceder a los componentes valiosos. La toxicidad del plomo plantea un desafío adicional.

"Puede convertirse en un material peligroso, y entonces hay que lidiar con el transporte y la eliminación bajo un escenario de residuos peligrosos con todo el marco regulatorio", dijo Pujadas. "Luego hay que reforzar los sistemas de emisiones y la cultura de seguridad. Se puede hacer, pero ¿cuándo se empieza a hacerlo?"

Ese es el dilema en el sector del reciclaje de paneles solares: ¿cuándo es momento de invertir en nuevos procesos y cuándo se puede depender de un flujo constante de tecnologías antiguas? Por eso, los esfuerzos que se pueden controlar hoy, mejorar la retirada del vidrio y la pureza del silicio, serán ventajosos independientemente de cualquier diseño futuro de panel solar.

"Es una industria extraña", dijo Henderson. "Los paneles solares son el único artículo que recibes, pero hay muchísimas variedades".