Cada vez surgen más startups con el objetivo de recuperar, reciclar y reutilizar materiales sobrantes de los nuevos avances en tecnología climática. Estas organizaciones buscan construir una economía circular para componentes de energía limpia mediante el reciclaje de paneles solares y turbinas eólicas al final de su vida útil.
Empresas como Solarcycle, First Solar, Li-Cycle, Redwood Materials, Carbon Rivers y Veolia trabajan para reducir los residuos y encontrarles un uso económico, a la vez que abordan los problemas ambientales. La rápida expansión de las industrias de energía solar y eólica y la creciente popularidad de los vehículos eléctricos (VE) sirven como recordatorio para abordar el problema de los residuos.
La creciente dependencia de las energías renovables es la necesidad imperiosa de reducir la explotación de combustibles fósiles. El creciente sector de las energías renovables pronto producirá toneladas de basura. En un futuro próximo, estos millones de paneles solares fotovoltaicos (FV), turbinas eólicas y baterías de iones de litio para vehículos eléctricos llegarán al final de su ciclo de vida.
Algunas startups buscan crear una economía circular para componentes de energía limpia. Quieren asegurarse de no repetir errores del pasado al no limpiar minas de carbón, pozos petrolíferos y centrales eléctricas desmanteladas. Estas startups buscan recuperar, reciclar y reutilizar partes de la innovación tecnológica climática para crear una solución sostenible y rentable.
Solarcycle es un ejemplo perfecto de una empresa que busca solucionar el problema de los residuos generados por la tecnología climática. Fundada el año pasado en Oakland, California, la compañía construyó una planta de reciclaje en Odessa, Texas. Allí, extrae y reutiliza el 95 % de los materiales de los paneles solares al final de su vida útil, reincorporándolos a la cadena de suministro.
Vende plata y cobre recuperados en los mercados de materias primas, así como vidrio, silicio y aluminio a productores y operadores de paneles solares.
Citando una estimación de la EIA que sugiere que la energía solar representará el 54% de la nueva capacidad de generación eléctrica a gran escala en Estados Unidos este año, el director ejecutivo de Solarcycle, Suvi Sharma, afirmó: «La energía solar se está convirtiendo en la forma dominante de generación de energía. Pero esto conlleva un nuevo conjunto de desafíos y oportunidades. Hemos hecho un trabajo fenomenal para que la energía solar sea eficiente y rentable, pero aún no hemos hecho nada para lograr una economía circular y gestionar el final de la vida útil de los paneles».
Según la Administración de Información Energética de EE. UU. (EIA), la energía eólica y solar generó el 13.6 % de la electricidad a gran escala el año pasado. Es probable que estas cifras aumenten a medida que se expanda la energía renovable. Algunas de las mayores empresas de servicios públicos del país ya están muy por delante de lo previsto.
Las ventas de vehículos totalmente eléctricos aumentaron al 5.8 % del total de 13.8 millones de vehículos comprados en Estados Unidos en 2022, frente al 3.2 % en 2021. Con las recientes restricciones a las emisiones de escape y las normas para las centrales eléctricas propuestas por la Agencia de Protección Ambiental (EPA), las ventas de vehículos eléctricos podrían alcanzar una cuota de mercado del 67 % para 2032. Además, más empresas de servicios públicos se verán obligadas a acelerar su transición hacia fuentes de energía más sostenibles.
La Ley Bipartidista de Infraestructura y la Ley de Reducción de la Inflación (IRA) otorgan exenciones fiscales y financiamiento para la fabricación nacional de paneles solares y sus componentes. También financian la investigación de nuevas tecnologías solares y fomentan el reciclaje seguro de paneles solares y turbinas eólicas al final de su vida útil.
Además de Solarcycle, First Solar cuenta desde 2005 con un programa interno de reciclaje. El director de producto de First Solar, Pat Buehler , mencionó en su correo electrónico: «Reconocimos que integrar la circularidad en nuestras operaciones era necesario para escalar el negocio de manera sostenible. Pero en lugar de extraer metales y vidrio de paneles desechados y chatarra de fabricación, nuestro proceso de reciclaje proporciona una recuperación de semiconductores en circuito cerrado para su uso en nuevos módulos».
First Solar es el mayor fabricante de paneles solares de Estados Unidos. Fundada en Tempe, Arizona, en 1999, la empresa cuenta actualmente con plantas de producción en Ohio y una en construcción en Alabama.
La empresa recibió 7.3 millones de dólares en financiación para la investigación destinada al desarrollo de un nuevo panel para tejados residenciales que sea más eficiente que los módulos de silicio o de película delgada existentes.
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¿Sabías que la mayoría de los paneles solares viejos o dañados se desechan en vertederos porque es más barato que reciclarlos? Esto ocurre en aproximadamente el 90% de los casos.
Cómo evitar que los paneles solares acaben en los vertederos
“La vida útil promedio de un panel solar es de entre 25 y 30 años, y ya hay más de 500 millones instalados en todo el país. Desde una docena en el tejado de una vivienda hasta miles en una planta solar comercial”, dijo Suvi Sharma.
Con un aumento anual de la capacidad solar del 21% , se instalarán y retirarán decenas de millones de paneles más. Un estudio publicado en 2019 en Renewable Energy advierte que, entre 2030 y 2060, podríamos ver alrededor de 9.8 millones de toneladas métricas de residuos de paneles solares. Este problema subraya la necesidad urgente de métodos más sostenibles y eficientes para la eliminación de paneles solares, con el fin de mitigar el impacto ambiental en nuestro planeta.
Sharma añadió: «Actualmente, alrededor del 90 % de los paneles solares al final de su vida útil o defectuosos terminan en vertederos, principalmente porque resulta mucho más económico desecharlos que reciclarlos. Prevemos que esta brecha se reducirá significativamente en los próximos cinco a diez años, gracias a una combinación de factores: el reciclaje se vuelve más rentable y los costes de los vertederos no hacen más que aumentar».
Las palas de los aerogeneradores gigantes son casi completamente reciclables
Las turbinas eólicas fuera de servicio representan otro desafío para el reciclaje, además de un potencial comercial. Tienen una vida útil de 20 años, y la mayoría de las que se desmantelan terminan en vertederos junto con los paneles solares. Sin embargo, casi todos los componentes de una turbina son reciclables, desde la torre de acero hasta las palas compuestas, que normalmente miden 170 metros de largo. Pero los modelos más recientes superan los 350 metros, lo que puede resultar problemático.
Según un estudio del NREL de 2021 , entre 3,000 y 9,000 palas de tractor se retirarán cada año en Estados Unidos durante los próximos cinco años. Se estima que esta cifra aumentará entre 10 000 y 20 000 hasta 2040. Para 2050, se habrán retirado 235 000 palas , lo que representa un total de 2.2 millones de toneladas métricas. Esto equivale a más de 60 627 camiones tractores completamente cargados.
Aprenda sobre la economía circular de energía renovable y cómo funciona
Las empresas de la economía circular decidieron no desperdiciar todos esos residuos; por eso, se practica el reciclaje de paneles solares y aerogeneradores al final de su vida útil. Los fabricantes de aerogeneradores se asocian con empresas de reciclaje con el objetivo de promover la sostenibilidad empresarial, principalmente para evitar que sus palas acaben en vertederos.
Carbon Rivers , con sede en Knoxville, ha creado un equipo para triturar no solo las palas de las turbinas, sino también los materiales compuestos desechados de las industrias automotriz, de la construcción y naval. Posteriormente, los transforma en fibra de vidrio reciclada mediante un proceso de pirólisis. David Morgan , director de estrategia de la empresa, afirmó: «Puede utilizarse para la fabricación de próxima generación de palas de turbinas, embarcaciones, hormigón compuesto y piezas de automóviles».
Veolia North America inauguró una planta de reciclaje en Missouri en 2020, procesando hasta la fecha alrededor de 2,600 palas. Julie Angulo , vicepresidenta sénior de tecnología y rendimiento, afirma: «Estamos viendo la primera oleada de palas de entre 10 y 12 años de antigüedad, pero sabemos que esa cifra aumentará año tras año».
Veolia utiliza el coprocesamiento en horno para este fin. La empresa emplea un método innovador para reconstituir cuchillas trituradas y otros materiales compuestos, produciendo combustible que luego vende a fabricantes de cemento como sustituto del carbón, la arena y la arcilla. En la fabricación de cemento, esta técnica reduce las emisiones de dióxido de carbono en un 27 % y el consumo de agua en un 13 %.
Los competidores de GE Renewable Energy están trabajando en métodos para que la próxima generación de palas sea más reciclable desde el principio. Siemens Gamesa Renewable Energy ha comenzado a fabricar palas totalmente reciclables para turbinas eólicas terrestres y marinas. Su objetivo es que todas sus turbinas sean completamente reciclables para 2040. Vestas presentó en febrero una tecnología innovadora que permite descomponer y reciclar las palas de turbinas con base de epoxi.
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Desechos de baterías de iones de litio de vehículos eléctricos
Debido a que las baterías de los vehículos eléctricos tienen una vida útil de 10 a 20 años, o de 100,000 a 200,000 millas, los recicladores ahora manejan principalmente los desechos de los fabricantes de baterías.
Li-Cycle , con sede en Toronto, ha inventado una técnica de dos pasos que convierte baterías y basura en materiales inertes. Posteriormente, los tritura mediante un proceso de hidrometalurgia para producir minerales que se reincorporan a la cadena de suministro principal de la industria manufacturera. El cofundador y director ejecutivo de Li-Cycle, Ajay Kochhlar, afirma: «Estamos en camino de comenzar la puesta en marcha de la planta de Rochester a finales de este año».
Redwood Materials fue fundada en 2017 en las afueras de Reno, Nevada, por JB Straubel . Straubel, exdirector de tecnología y cofundador de Tesla, está adoptando un enfoque innovador para el reciclaje de baterías. Para descomponer las baterías y los residuos, Redwood también utiliza la hidrometalurgia.
En un correo electrónico, Redwood declaró: «Nuestro objetivo es producir 100 GWh/año de materiales activos para cátodos y láminas para ánodos para un millón de vehículos eléctricos para 2025. Para 2030, nuestra meta es aumentar la producción a 500 GWh/año de materiales, lo que permitiría fabricar suficientes baterías para alimentar cinco millones de vehículos eléctricos».
Ascend Elements , con sede en Westborough, Massachusetts, también utiliza tecnología de hidrometalurgia. Extraen el material activo del cátodo principalmente de los residuos de la fabricación de baterías, así como de baterías de iones de litio desechadas. La eliminación segura de las baterías es tan importante como el reciclaje seguro de los paneles solares y las turbinas eólicas al final de su vida útil.
En este contexto, Garvin Heath , analista sénior de sostenibilidad energética del NREL , afirmó: «Es importante tener presente el contexto de estas tecnologías emergentes y comprender su ciclo de vida completo. La economía circular ofrece muchas oportunidades a estas industrias para ser lo más sostenibles y respetuosas con el medio ambiente posible en una fase relativamente temprana de su crecimiento».
