Economía circular y energía renovable: fabrican celdas solares con plomo reciclado

Un equipo de investigación estudia la reconversión de baterías de plomo ácidas en desuso para el desarrollo de celdas fotovoltaicas.

Un grupo de investigadoras e investigadores estudia el reciclado del plomo proveniente de baterías en desuso, para utilizarlo en la fabricación de celdas solares fotovoltaicas. El objetivo es transformar un residuo de gran toxicidad en un insumo para impulsar el desarrollo de energías renovables.

El proyecto está dirigido por Mariana Berruet, investigadora del Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales (INTEMA), dependiente del Conicet y la Universidad Nacional de Mar del Plata, en el marco de un trabajo conjunto con profesionales de Tandil, Neuquén y Montevideo (Uruguay).

El equipo de profesionales parte de observar una realidad concreta: la demanda de almacenamiento de energía portable en baterías es muy elevada a nivel mundial, sobre todo en algunos sectores como los medios de transporte. Las más comercializadas son de plomo ácido, que tienen un buen desempeño y alta durabilidad. 

En Argentina el parque automotor está compuesto por más de 14 millones de vehículos y alrededor de un 40% se ubica en la provincia de Buenos Aires. “En un plazo no mayor a 5 años, cada uno de ellos habrá reemplazado su batería por una nueva generando un deshecho acumulado altamente contaminante. Y por otro lado, si extrapolamos un escenario evolutivo marcado por la innovación en nuevas tecnologías, es probable que disminuya considerablemente el mercado de nuevas baterías de plomo-ácido, dejando una gran cantidad de plomo sin aplicación efectiva”, señalan. 

Pero el plomo que contienen las baterías en desuso puede ser reciclado a través de un proceso químico para luego ser utilizado en la fabricación de celdas solares fotovoltaicas de perovskitas, un material que viene siendo investigado en distintas partes del mundo desde hace más de diez años y la Comisión de Investigaciones Científicas ya ha financiado estudios para su desarrollo.

Las celdas solares a base de perovskita tienen ventajas considerables comparadas con las tradicionales de silicio y en el ámbito científico calculan que tenderá a ocupar el 30% del mercado fotovoltaico para el 2030. Su producción es mucho más sencilla, económica y sustentable que las otras, además de que su eficiencia con el correr de los años y el avance de los estudios se prevé que será mayor.

Entonces hay una apuesta por partida doble: esta investigación –también financiada por la CIC a través de la convocatoria Ideas-Proyecto– no sólo apunta a fortalecer la industria fotovoltaica local con base en este material estratégico, sino también a utilizar para su fabricación un insumo reciclado, desincentivando así el crecimiento de la explotación minera del plomo. 

El desafío de la eficiencia

La meta de la investigación es lograr que la eficiencia de conversión energética de las celdas construidas con el plomo reciclado, sea igual a las elaboradas con el material comercial convencional. 

“Tenemos que demostrar que la perovskita fabricada a partir del plomo que proviene del reciclado de baterías llega a un valor determinado de eficiencia. Porque la intención es que sea atractiva a nivel comercial para las empresas adoptantes de la tecnología. Durante el desarrollo del proyecto ya hemos tenido grandes avances en cuanto al grado de purificación que adquirió la sal de plomo obtenida de un proceso industrial y tenemos un trabajo enviado a una revista internacional para la evaluación. Tenemos resultados que son promisorios”, explicó la Doctora en Ciencia de Materiales Mariana Berruet.

Además, detalló el proceso de reciclado: “No es que el plomo se convierte directamente a perovskita si no que sufre un proceso químico, lo transformamos en una sal de plomo y luego lo que hacemos en el laboratorio es purificarla y estudiarla. Después de eso pasamos al procesamiento de la perovskita, que tiene otra estructura cristalina”.

La otra ventaja en la construcción de este tipo de celdas, es que usan una mínima cantidad de plomo: “la perovskita no es plomo puro sino que es un cristal que contiene plomo pero a su vez contiene también otros elementos. Entonces en total serían aproximadamente 500 miligramos de plomo por metro cuadrado de un panel solar. Es mucho menor que lo que se usa en las soldaduras de los paneles solares comerciales”, afirmó.

En el país ya hay antecedentes de economía circular del plomo que están llevando adelante empresas productoras de baterías. Por eso, en el equipo de investigación estiman que una vez avanzada la investigación habrá posibilidades concretas de transferir la tecnología a empresas interesadas en aportar valor agregado a este material para su uso en la industria fotovoltaica.

Por David Barresi