En una nueva revisión exhaustiva de la literatura, los investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. descubrieron que las alternativas al reciclaje pueden tener un potencial sin explotar para construir una economía circular efectiva para las tecnologías solares fotovoltaicas (PV) y de baterías. Estas estrategias alternativas, como la reducción del uso de materiales vírgenes en la fabricación, la reutilización para nuevas aplicaciones y la extensión de la vida útil de los productos, pueden brindar nuevos caminos para desarrollar ciclos de vida sostenibles de los productos.
Estos conocimientos provienen de un análisis de más de 3000 publicaciones científicas que exploran el ciclo de vida de las tecnologías de baterías fotovoltaicas y de iones de litio más comunes, incluidos los materiales de partida, los impactos ambientales y las opciones de fin de vida útil. Los investigadores de NREL examinaron 10 caminos posibles hacia una economía circular. Los hallazgos resaltan conocimientos clave, brechas y oportunidades para la investigación y la implementación de una economía circular para las tecnologías fotovoltaicas y de baterías, incluidas las estrategias que actualmente se están subutilizando.
Se espera que la demanda de paneles fotovoltaicos y baterías de iones de litio aumente a medida que Estados Unidos se aleja de los combustibles fósiles y utiliza más energía limpia. La creación de una economía circular sólida para estas tecnologías podría mitigar la demanda de materias primas y reducir los residuos y los impactos ambientales. Las estrategias de economía circular también tienen el potencial de crear empleos de energía limpia y abordar las preocupaciones de justicia ambiental.
Los investigadores notaron que el énfasis en el reciclaje puede pasar por alto los desafíos y las oportunidades que podría revelar la investigación de otras estrategias. “Si puede mantenerlos como un producto en funcionamiento durante más tiempo, eso es mejor que deconstruirlo hasta los elementos que se producen durante el reciclaje”, dijo Garvin Heath, científico ambiental sénior y analista de energía y miembro distinguido del personal de investigación de NREL. “Y cuando un producto llega al final de su vida útil, el reciclaje no es la única opción”.
El proceso de deconstrucción requiere más energía y genera más emisiones de gases de efecto invernadero asociadas para luego incorporar otro producto que mantener el primer producto en uso por más tiempo, dijo. Heath, junto con su colega de NREL, Dwarakanath Ravikumar, son los autores principales de la 52.ª Revisión crítica anual de la Asociación de gestión de residuos y aire, titulada “Una revisión crítica de la economía circular para baterías de iones de litio y módulos fotovoltaicos: estado, desafíos y Oportunidades”, que aparece en la edición de junio del Revista de la Asociación de Gestión de Aire y Residuos.
Sus coautores, también de NREL, son Brianna Hansen y Elaine Kupets.
“La gente suele resumir el ciclo de vida del producto como ‘tomar, hacer, desperdiciar'”, dijo Heath. “El reciclaje ha recibido mucha atención porque aborda la parte de los desechos, pero también hay formas de apoyar una economía circular en la parte de tomar y hacer”.
Reciclar para recuperar los materiales utilizados en las tecnologías es preferible a desecharlos en un vertedero, dijo, “pero si podemos pensar en diseñar un producto para empezar usando menos materiales, o materiales menos peligrosos, esa debería ser la primera estrategia”. .”
Los autores también señalaron que persisten desafíos en el desarrollo de métodos de reciclaje de baterías y energía fotovoltaica. Actualmente no existen procesos de reciclaje integrados que puedan recuperar todos los materiales para ninguna de las tecnologías, y la investigación existente se ha centrado más en métodos a escala de laboratorio.
NREL ya está liderando los esfuerzos para mejorar la confiabilidad de la energía fotovoltaica, extender la vida útil de la energía fotovoltaica, reducir el uso de materiales peligrosos y disminuir la demanda de materiales de partida. Esto incluye liderar el Consorcio de materiales de módulos duraderos (DuraMAT), que está investigando formas de extender la vida útil de los módulos fotovoltaicos, y el Consorcio de tecnologías biooptimizadas para mantener los termoplásticos fuera de los vertederos y el medioambiente (BOTTLE), que está desarrollando formas de mejorar el reciclaje de plásticos.
NREL también es socio del consorcio ReCell dirigido por el Laboratorio Nacional de Argonne, que trabaja con la industria, la academia y los laboratorios nacionales para avanzar en las tecnologías de reciclaje a lo largo de todo el ciclo de vida de la batería para la química actual y futura de la batería.
La Oficina de Fabricación Avanzada y la Oficina de Tecnologías de Energía Solar del Departamento de Energía de EE. UU. financiaron la investigación.