Avaliação da periculosidade de resíduos de módulos fotovoltaicos

Abstract

A capacidade instalada de energia solar mundial atingiu 1 TW em 2022, podendo atingir 2 TW em 2025. Dessa forma, a ascensão da energia solar mundial acarretará no uso crescente de módulos fotovoltaicos, os quais têm vida útil estimada entre 25 a 30 anos. O resíduo fotovoltaico previsto pode ser superior a 70 milhões de toneladas até 2050, contendo metais tóxicos como chumbo e cádmio e, portanto, representam risco ao ambiente se descartados de forma inadequada. Por isso, este estudo consistiu em avaliar a periculosidade de quatro tecnologias de módulos fotovoltaicos: silício policristalino (p-Si), telureto de cádmio (CdTe), silício amorfo (a-Si), disseleneto de cobre, índio e gálio (CIGS) através de normas padronizadas. Este trabalho envolveu duas etapas principais: (1) caracterização química e (2) ensaios de lixiviação para classificação de resíduos sólidos. Os procedimentos de lixiviação seguiram estritamente o que está disposto nas normas brasileira (NBR 10005), americana (TCLP 1311), europeia (EN 12457-2) e chinesa (HJ/T299). Sendo que o procedimento adotado especificamente para resíduos de módulos fotovoltaicos é idêntico para ambas as normas brasileira e americana. Os resultados indicaram que o painel de p-Si foi considerado perigoso pelas normas brasileira, americana e chinesa por exceder os limites estipulados para Pb, pois apresentou concentração de 8,68 mg/L, 8,68 mg/L e 7,35 mg/L, respectivamente; e foi considerado perigoso pela norma europeia por exceder o limite estipulado para Se, com concentração de 0,1 mg/L. O painel CdTe foi considerado perigoso em todas as normas estudadas por exceder os limites de tolerância de Cd, com concentrações de 1,01 mg/L para NBR 10005 e TCLP 1311, 1,86 mg/L para EN 12457-2 e 4,74 mg/L para HJ/T299; também excedeu os limites para Se com 0,07 mg/L para EN 12457-2. Os painéis CIGS e a-Si foram considerados perigosos somente pela norma EN 12457-2 por exceder os limites para o Se, pois apresentaram concentração de 0,56 mg/L e 0,17 mg/L, respectivamente. Desta forma, concluise que o descarte inadequado de painéis fotovoltaicos, independente da tecnologia, pode liberar metais tóxicos para o meio ambiente.

The world's installed solar energy capacity reached 1 TW in 2022 and could reach 2 TW by 2025. As a result, the rise of global solar energy will lead to the increasing use of photovoltaic modules, which have an estimated lifespan of between 25 and 30 years. Predicted photovoltaic waste could exceed 70 million tons by 2050, containing toxic metals such as lead and cadmium and therefore posing a risk to the environment if disposed of inappropriately. For this reason, this study consisted of assessing the hazardousness of four photovoltaic module technologies: polycrystalline silicon (p-Si), cadmium telluride (CdTe), amorphous silicon (aSi) and copper indium gallium diselenide (CIGS) using standardized norms. This work involved two main stages: (1) chemical characterization and (2) leaching tests for solid waste classification. The leaching procedures strictly followed the provisions of the Brazilian (NBR 10005), American (TCLP 1311), European (EN 12457-2) and Chinese (HJ/T299) standards. The procedure adopted specifically for waste photovoltaic modules is identical for both the Brazilian and American standards. The results indicated that the p-Si panel was considered dangerous by the Brazilian, American and Chinese standards for exceeding the limits stipulated for Pb, as it had a concentration of 8.68 mg/L, 8.68 mg/L and 7.35 mg/L, respectively; and it was considered dangerous by the European standard for exceeding the limit stipulated for Se, with a concentration of 0.1 mg/L. The CdTe panel was considered dangerous in all the standards studied because it exceeded the tolerance limits for Cd, with concentrations of 1.01 mg/L for NBR 10005 and TCLP 1311, 1.86 mg/L for EN 12457-2 and 4.74 mg/L for HJ/T299; it also exceeded the limits for Se with 0.07 mg/L for EN 12457-2. The CIGS and a-Si panels were considered hazardous only by the EN 12457-2 standard for exceeding the limits for Se, as they had a concentration of 0.56 mg/L and 0.17 mg/L, respectively. It can therefore be concluded that improper disposal of photovoltaic panels, regardless of technology, can release toxic metals into the environment.