Investigadores de la Universidad italiana de Camerino han desarrollado una novedosa forma de recuperar la plata de las células solares al final de su vida útil.
Combinando procesos hidrometalúrgicos y electroquímicos, han sido capaces de recuperar plata pura con una eficiencia del 98%. Los procesos hidrometalúrgicos, o de lixiviación, utilizan soluciones acuosas para extraer metales, mientras que los procesos electroquímicos se refieren al uso de corrientes eléctricas para impulsar reacciones en los metales.
«La recuperación de materias primas es crucial por múltiples razones», explican los académicos. «Las técnicas convencionales de extracción de metales, como la minería a cielo abierto, pueden infligir daños sustanciales al medio ambiente y a los ecosistemas vecinos. Por ello, emplear un proceso de recuperación de metales basado en residuos industriales puede mitigar el impacto ambiental asociado a la producción de metales. Además, la recuperación de metales suele requerir menos energía que la extracción de metales del mineral, lo que se traduce en una reducción del consumo de energía y de las emisiones de carbono, especialmente si la tasa de recuperación es comparable o superior a la de los métodos de extracción tradicionales.»
Debido a los valores cercanos del potencial de reducción estándar de la plata y el cobre, la lixiviación de partículas de plata a partir de residuos fotovoltaicos supone un reto. Para superarlo, los investigadores propusieron una combinación de persulfato activado por bases y amoníaco, en la que el persulfato actúa como agente oxidante, mientras que el propio sistema genera una capa hermética protectora de óxido de cobre (II) que impide su propia lixiviación.
Para probar el proceso propuesto, los investigadores realizaron un experimento consistente en variar los parámetros del proceso de lixiviación. Éstos eran la concentración de amoníaco (NH₃) en una solución, medida en moles por litro (mol/L); la muestra de residuos fotovoltaicos, en gramos por litro (g/L); el persulfato de potasio (PPS), en mol/L; y el tiempo de reacción, en minutos. La temperatura se mantuvo a 25 ºC y la velocidad de agitación a 300 rpm durante todos los experimentos.
«Se eligieron como mejores las siguientes condiciones: 0,5 M de NH₃, 0,2 mol/L de PPS, relación S/L a 50 g/L, y tiempo de reacción fijado en 60 min», explicaron los académicos. «Se realizaron dos experimentos adicionales en estas condiciones para evaluar la reproducibilidad. Cuando se combinaron con las dos pruebas anteriores del diseño experimental, se alcanzó una media del 85,0±2,6% con un intervalo de confianza del 95%».
A pesar de estos buenos resultados, el 85% de la plata pura recuperada fue considerado insuficiente por el grupo de investigación, que decidió iniciar el proceso electroquímico. A saber, el enfoque de electrodeposición-redox sustitución (EDRR) mediante un método de electrodeposición pulsada. «Esta técnica, descrita anteriormente en la bibliografía, permite recuperar plata metálica de gran pureza a partir de lixiviados hidrometalúrgicos que contienen iones de cobre», explicó el equipo.
Las mejores condiciones para la recuperación de plata se obtuvieron con el método EDRR, que alcanzó una eficiencia del 98,7%. «Cabe destacar que este enfoque demuestra ser selectivo en su recuperación de plata y no requiere ninguna adición química. Esta característica única hace que esta metodología sea competitiva en comparación con los procesos convencionales», concluyen los científicos.
El novedoso método y los resultados de los experimentos se presentaron en «Silver recovery from silicon solar cells waste by hydrometallurgical and electrochemical technique» (Recuperación de plata de residuos de células solares de silicio mediante técnicas hidrometalúrgicas y electroquímicas), publicado en Environmental Technology & Innovation. El estudio se realizó en colaboración con ORIM, una empresa italiana especializada en la recuperación de metales a partir de residuos sólidos.
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