De residuo fotovoltaico a electrocatalizador: la plata recuperada transforma el CO₂ en monóxido de carbono
De residuo fotovoltaico a material funcional
El crecimiento de la energía fotovoltaica está generando una corriente creciente de paneles que alcanzan el final de su vida útil. Estos residuos contienen materiales que pueden recuperarse y reincorporarse a nuevos procesos tecnológicos, entre ellos la plata utilizada en las células solares.
El estudio plantea precisamente esta vía de valorización: recuperar la plata contenida en paneles solares de silicio desechados y utilizarla directamente como materia prima para fabricar un electrocatalizador destinado a la conversión electroquímica del dióxido de carbono en monóxido de carbono. Los investigadores describen el proceso como una estrategia de economía circular que conecta la recuperación de residuos fotovoltaicos con el aprovechamiento del dióxido de carbono.
Recuperación de la plata mediante un proceso hidrometalúrgico
Los investigadores utilizaron paneles de silicio al final de su vida útil. Tras retirar mecánicamente elementos como los marcos de aluminio, el vidrio y las capas posteriores, los fragmentos de las células solares fueron sometidos a un tratamiento térmico a 800 °C para eliminar el material encapsulante.
Posteriormente, los metales fueron sometidos a lixiviación con ácido nítrico. Mediante tratamientos alcalinos sucesivos se eliminaron impurezas y se recuperó la plata en forma de óxido de plata.
A continuación, los investigadores aplicaron un proceso de fotorreducción asistida por láser para obtener nanopartículas de plata metálica. Los análisis realizados confirmaron una pureza cercana al 99,9 % y un estado metálico de la plata recuperada.
La estructura de la plata recuperada favorece la electrólisis
Uno de los resultados destacados del estudio es que el propio proceso de recuperación genera una estructura superficial diferente a la de las nanopartículas comerciales utilizadas como referencia.
Las partículas de plata recuperada presentan una distribución de tamaños desde la escala nanométrica hasta la micrométrica y una superficie de rugosidad múltiple. Según los investigadores, esta estructura favorece un comportamiento hidrófobo del electrodo y reduce la adhesión del agua.
La fuerza de adhesión del agua fue 2,7 veces menor que en el electrodo fabricado con plata comercial. Esta característica resulta relevante porque uno de los problemas de las configuraciones de electrólisis de espacio cero es la inundación de la capa de difusión de gases, que puede dificultar el contacto entre el dióxido de carbono, el electrolito y el catalizador.
Más de 600 horas de funcionamiento estable
El material recuperado se probó en un electrolizador de conjunto de electrodos de membrana de espacio cero con una superficie de 10 cm².
A una densidad de corriente total de 400 mA/cm², el electrodo elaborado con plata recuperada alcanzó una densidad de corriente parcial de monóxido de carbono de 296 mA/cm². Los investigadores también comprobaron su comportamiento durante periodos prolongados.
El electrodo funcionó durante más de 600 horas a 100 mA/cm². A una densidad de corriente de 200 mA/cm², considerada relevante para aplicaciones de mayor intensidad, mantuvo el funcionamiento durante 55 horas y una selectividad hacia el monóxido de carbono cercana al 95 %.
Una vía de valorización para los residuos de paneles solares
Los resultados muestran que la plata recuperada de paneles fotovoltaicos puede desempeñar una función que va más allá de la simple recuperación de materias primas. En este caso, el material procedente de un residuo se transforma en un componente funcional de un sistema destinado a la conversión electroquímica del dióxido de carbono.
El estudio plantea así una vía de valorización en la que los residuos fotovoltaicos pueden proporcionar materiales para nuevas aplicaciones tecnológicas, al tiempo que se desarrolla un electrocatalizador con capacidad para mantener la conversión de dióxido de carbono durante periodos prolongados. Los autores señalan que el enfoque puede contribuir a combinar la valorización de residuos fotovoltaicos con tecnologías de utilización del carbono.
El trabajo demuestra esta estrategia a escala experimental; por tanto, los resultados no implican todavía una implantación industrial de esta tecnología.
