W miare postępu zmian klimatycznych, przesiadka z paliw kopalnych na odnawialne źródła energii wydaje się nie tylko kwestią kluczową dla ocalenia naszej planety, ale i nas samych. Jednak rozwój tych technologii zrodził nowe problemy środowiskowe, choćby takie, co zrobić z panelami słonecznymi po upływie ich okresu użytkowania.
Czytaj też: Prosty trik, by panele słoneczne produkowały jeszcze więcej energii. Kluczowy jest kierunek
Naukowcy z University of Camerino opracowali nowy sposób odzyskiwania srebra z niedziałających paneli słonecznych. Łącząc procesy hydrometalurgiczne i elektrochemiczne, udało się odzyskać czyste srebro z wydajnością 98,7 proc. Procesy hydrometalurgiczne, czyli ługowanie, wykorzystują roztwory wodne do ekstrakcji metali, podczas gdy procesy elektrochemiczne odnoszą się do wykorzystania prądów elektrycznych do napędzania reakcji w metalach. Szczegóły opisano w czasopiśmie Environmental Technology & Innovation.
Zużyte panele słoneczne z nowym życiem – jako dawca srebra
Wcześniejsze badania wykazały, że niektóre komponenty paneli słonecznych są stosunkowo łatwe do recyklingu, w tym żelazo, stal i aluminium używane do produkcji wsporników, stelaży i innych systemów podporowych.
Czytaj też: Te argumenty zamkną sceptykom fotowoltaiki usta. Matka Natura dziękuje za panele słoneczne
Niestety, inne surowce są trudniejsze do odzyskania, takie jak srebro używane w obwodach elektrycznych — musi zostać oddzielone od obwodów i miedzi, która jest prawie zawsze obecna. Dlatego te materiały są rzadko poddawane recyklingowi. Teraz włoscy naukowcy opracowali stosunkowo niedrogi sposób odzyskiwania srebra używanego w panelach słonecznych.
Ze względu na zbliżone wartości standardowego potencjału redukcji srebra i miedzi, ługowanie cząstek srebra z odpadów fotowoltaicznych jest trudne. Aby temu zaradzić, włoscy badacze zaproponowali połączenie nadsiarczanu aktywowanego zasadą i amoniaku, przy czym nadsiarczan działa jako środek utleniający, gdy sam system generuje ochronną hermetyczną warstwę tlenku miedzi (II), zapobiegając własnemu wypłukiwaniu.
Aby przetestować proponowany proces, badacze przeprowadzili eksperyment składający się ze zmieniających się parametrów procesu wypłukiwania. Były to: stężenie amoniaku (NH3) w roztworze, mierzone w molach na litr (mol/l); próbka odpadów pochodzących z paneli słonecznych, w gramach na litr (g/l); nadsiarczan potasu (PPS), w mol/l; i czas reakcji, w minutach. Temperaturę utrzymywano na poziomie 25oC, a szybkość mieszania na poziomie 300 obr./min podczas wszystkich eksperymentów.
Po wielu eksperymentach, znaleziono odpowiednią kombinację czynników: amoniak w stężeniu 0,5 M, nadsiarczan potasu w stosunku S/L do 50 g/l i czas reakcji ustawiony na 60 minut. W tych warunkach reakcja powoduje oddzielenie 85 proc. czystego srebra w próbce. To okazało się wartością niewystarczającą i zdecydowano się na przeprowadzenie procesu elektroosadzania-zastępowania redoks (EDRR) przy użyciu metody elektroosadzania impulsowego. Dzięki temu udało się zwiększyć wydajność reakcji aż do 98,7 proc.
Warto wspomnieć, że to podejście jest selektywne w odzyskiwaniu srebra i nie wymaga żadnego dodatku chemicznego, dzięki czemu może być konkurencyjne w porównaniu z konwencjonalnymi procesami.