Después de ponerse sus guantes azules de laboratorio, Martijn Ronchetti construye un panel solar capa por capa. Primero un respaldo de poliolefina, un polímero resistente al fuego ya la intemperie. Luego una capa de cobre, para luego alejar la energía solar.
Una lámina con lámina adhesiva, con la particularidad de que también se puede volver a despegar en el futuro y cuya composición aún es un secreto. Luego, las propias células solares, que están hechas de silicio y plata y se ven como un cielo azul oscuro con constelaciones dibujadas a corta distancia. Esa película adhesiva otra vez. Y, por último, una hoja de vidrio que debe ser lo suficientemente fuerte como para soportar el granizo, la lluvia, el calor y las heladas durante treinta años.
Momentos después, todas las partes se han fusionado en un todo: un nuevo panel solar. Lo especial de este ‘módulo’, como los investigadores de este laboratorio de TNO llaman a los paneles solares, es que todas las partes también se pueden desmontar. Eso hace que sea fácil de reciclar, si alguna vez llega al final de su vida útil.
Es una gran diferencia con los paneles solares que están apareciendo actualmente en tejados y en prados. Las capas están pegadas con tanta firmeza que es casi imposible volver a desarmar todos los materiales. El resultado es que los paneles solares que ahora se dan por vencidos desaparecen en la trituradora y luego a menudo encuentran un destino como endurecedor del suelo debajo de las carreteras. Sustancias nocivas como el plomo y las pfas (sustancias de poli y perfluoroalquilo) también acaban en el medio ambiente.
“Eso sin duda será un problema”, dice el investigador de TNO Martin Späth. Después de todo, la montaña de desechos de los paneles solares crecerá rápidamente. Para que te hagas una idea: en 2020 se fabricaron paneles solares aproximadamente un tercio de todos los equipos eléctricos y electrónicos que salió al mercado en los Países Bajos.
Späth recoge una lista de números. En 2020 se descartaron 124 toneladas de paneles solares en Holanda, se esperan 50 mil toneladas en 2030 y nada menos que 400 mil toneladas en 2050. Para entonces, el mundo entero tendrá una montaña de desechos de 10 mil millones de paneles solares, con un peso total de 60 millones de toneladas, diez veces la pirámide de Giza.
Plantea la pregunta: ¿los paneles solares son realmente tan sostenibles? ¿Qué debemos hacer con todos esos residuos? Y si miramos el ciclo de vida de un panel solar: ¿qué tan sostenible es la producción? ¿La energía que se necesita para hacer un panel solar es proporcional al rendimiento?
Silicio
Atse Louwen, un científico holandés que se especializa en el ciclo de vida de los paneles solares, comienza desde el principio. Describe cómo hacer una celda solar, una con silicio, el tipo que es, con mucho, el más vendido.
Primero, el silicio puro debe extraerse de la arena de cuarzo, luego se cristaliza: procesos que requieren mucha energía térmica y energía eléctrica, respectivamente. Luego, el silicio se corta en rodajas finas y se envía a la fábrica donde se aplican un polo positivo y otro negativo. El silicio tiene la propiedad de que se libera un electrón cuando un fotón (partícula de luz) cae sobre él. La intención es que esos electrones se envíen todos en la misma dirección, de modo que se cree una corriente eléctrica.
Es un proceso de producción que requiere bastante energía. Y, sin embargo, todos los paneles solares juntos han producido mucha más energía que el costo de producción, calculó Louwen. ‘En 2011, la industria en su conjunto ya ha un punto de inflexión logrado, tanto para la energía como para los gases de efecto invernadero’, dice el investigador.
El balance también parece favorable para los Países Bajos. Louwen señala un estudio reciente de un colega, que calculó que un panel solar genera energía neta aquí dentro de 1,5 años. Y en el sur de Europa ese período es incluso de un año. Si considera que un panel solar dura unos treinta años, cada panel produce de quince a treinta veces más energía de lo que cuesta.’
Así que ese no es el problema. Al final del ciclo de vida. “Los paneles solares están hechos de tal manera que pueden resistir todo tipo de influencias climáticas durante el mayor tiempo posible”, dice Louwen. Todo está pegado muy firmemente. Eso hace que sea difícil desmontarlos de nuevo.
También lo saben en Open Foundation, que es responsable de la recolección y procesamiento de paneles solares desechados en nombre de los proveedores en los Países Bajos. ‘Ahora se procesan de una manera muy básica’, dice Jan Vlak, director de Open Foundation. ‘Primero, se corta el cable para poder reutilizar el cobre. El inversor y el conector se salen. Una máquina presiona el panel para sacarlo del marco de aluminio, que también se recicla. El resto luego va a la trituradora. Se muele en partículas muy pequeñas, una especie de grava fina.
La arena del panel solar se utiliza para varios fines: primero sirve como abrasivo en los hornos de fundición de metales, después de lo cual la escoria que queda en la construcción de carreteras se utiliza como endurecedor del suelo. “Hasta ahora, lo hemos perdido todo de esta manera”, dice Vlak. ‘Lo reconozco inmediatamente: estas son aplicaciones de bajo valor.’
¿No le preocupa que el plomo y las pfas terminen en el medio ambiente de esta manera? “No, es nuevo para mí que se supone que contiene plomo”, dice Vlak. “Y la escoria se prueba para detectar la lixiviación de los materiales antes de que se utilicen como revestimiento de carreteras”.
¿Una aplicación útil como pavimento de carreteras? El investigador de TNO Martin Späth lo ve de otra manera. ‘Los residuos de los paneles solares simplemente se tiran’, dice. Y ciertamente, hay plomo en los paneles solares de hoy; mientras que otros aparatos eléctricos en la UE están sujetos a una cantidad máxima estricta, los paneles solares están sujetos a esa directiva. exceptuado† Späth: ‘Muchos de los paneles solares actuales están soldados con plomo. Mientras se trituran, terminan en el medio ambiente.’
Atse Louwen, investigadora del ciclo de vida de los paneles solares, pone esto en perspectiva. ‘Desafortunadamente, ninguna tecnología es completamente verde. La quema de carbón produce aún más metales pesados”, dice. “Van directamente a la atmósfera”.
Sin embargo, está claro que las cosas tendrán que cambiar en el futuro; todos los involucrados están de acuerdo en esto. ‘A la larga, esto ya no será así’, dice Späth. ‘Si aumenta la cantidad de residuos, ya no es justificable que estas sustancias nocivas acaben en el medio ambiente. Todavía tenemos que procesar una gran cantidad de paneles que contienen plomo.’
Entonces, tienen que suceder dos cosas: es necesario idear mejores formas de procesar los paneles solares actuales, y debe haber más paneles reciclables en el mercado.
Metales pesados
También según Open Foundation es ‘básico‘ para recuperar materias primas de los paneles solares, sobre todo para hacer que los Países Bajos y Europa sean menos dependientes del resto del mundo. La fundación encargó a Martin Späth que enumerara lo que es posible recuperar vidrio, silicio, plata, aluminio y plomo.
El primer paso es separar el vidrio, el componente más importante por peso, de las propias células solares. ‘Esto se puede hacer por medio de pirólisis, un proceso de combustión sin oxígeno’, dice Späth. ‘De esta forma desaparece la película adhesiva de etileno vinil acetato (EVA), que de otro modo se pega a todo.’
Entonces el truco consiste en separar el silicio de los metales. Späth: ‘Cada vez es más atractivo hacerlo. La UE quiere repercutir los costes energéticos en el precio de importación, y se necesita mucha energía para producir silicio puro. Esto significa que cada vez es más rentable reciclar el silicio».
El propio Späth está trabajando en una técnica en la que se separan la plata y el silicio. “Cada vez es más difícil extraer plata y hay una gran demanda de plata”, dice. ‘Entonces llegará un momento en que realmente no tiraremos más la plata’. El reciclaje también será más económico a medida que aumente el volumen de paneles solares desechados.
La conclusión de Späth es por lo tanto: el problema tiene solución. ‘Es puramente una cuestión de costes, porque todas estas tecnologías son, por supuesto, mucho más caras que la trituradora.’
Significativamente, la ‘tarifa de eliminación’ pagada por los proveedores es de solo 13 centavos por panel. En la Cámara de Representantes, CDA, D66 y VerdeIzquierda preguntas sobre esto. “La financiación del procesamiento de alta calidad de los paneles solares desechados en el futuro no está en orden”, admitió el Secretario de Estado Heijnen (Infraestructura, CDA) en respuesta. Ella no hizo ningún movimiento para resolver esto, pero puso la responsabilidad en Open Foundation.
Mientras tanto, Martin Späth y sus colegas de TNO están trabajando arduamente en el panel solar del futuro, que ya tiene un diseño circular, con materias primas que se pueden reutilizar una y otra vez.
‘Creo que resulta que las partes de un panel solar se reemplazan una por una’, considera Späth. “No un cambio revolucionario, sino evolutivo”.
Por ejemplo, una pequeña parte de los paneles solares ya no usa soldadura con plomo, sino pegamento conductor de electricidad. Para la parte trasera, está disponible una alternativa sin pfas, hecha, entre otras cosas, de poliolefina. Actualmente se utiliza en uno de cada cinco nuevos paneles solares†
Las diferentes capas se pueden pegar entre sí con la película adhesiva ‘desprendible’ que ya se está utilizando en el laboratorio de TNO. Solo saldrá al mercado en cuatro o cinco años, espera Späth. En ese momento, la placa de vidrio se puede levantar sin esfuerzo del panel para usarla en una nueva ronda, así como las celdas solares.
Antes de que eso suceda, se deben obtener todo tipo de certificados: de seguridad contra incendios y de vida útil. TNO realiza las pruebas correspondientes. En habitaciones especiales, los paneles solares del futuro están expuestos a condiciones climáticas extremas. El panel se arrastra de un lado a otro desde una temperatura de 40 grados bajo cero hasta 85 grados sobre cero, o pasa miles de horas en un ambiente de 85 grados y 85 por ciento de humedad.
“La nueva película adhesiva también resiste bien este tipo de condiciones climáticas extremas”, dice el operador Martijn Ronchetti, mostrando un panel sin grietas. ‘El rendimiento no está disminuyendo.’
Spath suspira. ‘Un panel solar sostenible: es posible y ni siquiera tiene que ser más caro. La industria es muy conservadora. Los fabricantes en China no están dispuestos a correr riesgos: ahora tienen materiales que están probados para durar treinta años. Es muy difícil competir con una tradición. Pero si China estuviera convencida u obligada, iría muy rápido’.