Un gruppo di ricerca brasiliano ha sviluppato un nuovo metodo di riciclaggio dei pannelli solari che utilizza la tecnologia dell’acqua supercritica.
L’acqua supercritica è acqua riscaldata e pressurizzata oltre il suo normale punto di ebollizione. In questo stato, ha proprietà uniche che la rendono un potente solvente. “L’acqua raggiunge lo stato supercritico quando la temperatura e la pressione superano rispettivamente 374,3 C e 22,1 MPa. In questo stato le sue proprietà fisico-chimiche sono molto diverse e favoriscono la decomposizione di composti organici pericolosi e persistenti”, hanno spiegato i ricercatori, sottolineando che il processo proposto non richiede sostanze chimiche tossiche o pericolose.
Con il nuovo metodo, le celle solari vengono prima spezzate in pezzi più piccoli e poste in un reattore. Quest’ultimo viene costantemente alimentato con acqua che viene riscaldata e pressurizzata fino a raggiungere uno stato supercritico. Questo processo dà origine a prodotti gassosi, liquidi e solidi.
Per valutare il tasso di degradazione organica dei pannelli, gli studiosi hanno testato il metodo con diverse temperature, velocità di flusso, tempi di reazione e composizioni della soluzione. Quindi, eseguendo un ulteriore metodo di ottimizzazione, il gruppo ha raggiunto un tasso di degradazione organica del 99,6% a 550 C, con un tempo di reazione nel reattore di 60 minuti, una portata volumetrica di 10 mL/m e una soluzione di alimentazione composta da una soluzione acquosa di composto organico residuo e perossido di idrogeno (H2O2/Rorg).
La soluzione acquosa dei composti organici residui, composta da metanolo, acetonitrile e cloroformio, è stata ottenuta da analisi cromatografiche liquide ad alte prestazioni (HPLC)”, hanno sottolineato. “Il trattamento dei rifiuti di pannelli solari in condizioni supercritiche è stato condotto per valutare la possibilità di trattare simultaneamente rifiuti solidi e acque reflue liquide organiche, riducendo la quantità di acqua pulita consumata”.
Per quanto riguarda i prodotti solidi ottenuti dal metodo, attraverso le diverse condizioni supercritiche, è stata osservata un’efficienza media di recupero dei metalli del 76%. Tra i metalli recuperati vi sono alluminio, magnesio, rame e argento. “Questa possibilità di recupero rende il processo economicamente più interessante”, hanno aggiunto.
Per quanto riguarda i sottoprodotti gassosi, la loro composizione media utilizzando H2O2/Rorg è stata del 72,9% di anidride carbonica, 18,6% di idrogeno e 8,6% di azoto. “I risultati ottenuti evidenziano uno dei principali vantaggi della tecnologia dell’acqua supercritica, ovvero la possibilità di utilizzare le acque reflue per il trattamento dei rifiuti elettronici producendo solo gas non nocivi in un ambiente controllato”, hanno sottolineato gli scienziati.
Il sottoprodotto liquido ottenuto con questo metodo di riciclaggio consisteva principalmente in derivati fenolici come il 3-etilfenolo, il bisfenolo A e il 4-isopropilfenolo. Questo nuovo sottoprodotto può essere sottoposto a un altro trattamento con la tecnologia dell’acqua supercritica, rimuovendo quasi il 100% del carbonio organico totale. “Questo permette di riutilizzare il liquido in uscita in diversi processi di trattamento dei rifiuti dei pannelli solari”, ha aggiunto il team brasiliano.
Infine, gli scienziati hanno proposto un progetto di sovrastruttura integrata nell’energia per un processo di riciclaggio su scala ridotta. Il metodo proposto per il riciclaggio su scala industriale comprende, tra l’altro, un’unità di spegnimento, un serbatoio di flash e un riscaldatore. Utilizzando un software di simulazione, gli scienziati hanno riscontrato una riduzione del 59,2% del fabbisogno di utenze calde e del 60,2% del fabbisogno di utenze fredde rispetto a una scalabilità diretta dell’impianto sperimentale. Inoltre, è stata osservata una riduzione dei costi operativi del 60,5%.
L’approccio proposto è presentato nell’articolo “Simultaneous recycling of waste solar panels and treatment of persistent organic compounds via supercritical water technology”, pubblicato su Environmental Pollution. È stato scritto da scienziati dell’Università statale di Maringá, dell’Università federale di Goiás e dell’Università di San Paolo.
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