ニューカッスル大学の研究者たちは、廃棄された太陽光パネルからほぼ完全に銀を回収する技術を示しました。この作業は、太陽光パネルのリサイクルに関する世界初の連続性パイロットフローテーション実験を代表しています。チームは約22キログラムの太陽電池材料を処理し、約468キログラムの廃棄パネルから得られました。90分間の連続運転で、ほぼ100%の銀回収率を達成しました。この発見は、実験室段階の概念実証から商業的に実行可能なリサイクルへの重要な一歩を示しています。この試験は副教授のMahshid Firouziが主導し、チームメンバーには博士課程の候補者Hamidreza Saffarianと名誉教授のKevin Galvinが含まれ、彼らは大学の重要鉱物と都市鉱業センターに所属しています。
この重要な進展は、フローテーション技術自体にはなく、採鉱分野で100年以上使用されている技術を廃棄された光伏廃棄物に適用し、このプロセスが小規模条件だけでなく、スケールで持続可能に運用できることを証明した点にあります。
新技術がほぼ100%の銀回収率を実現
Firouziは「私たちの以前の小規模バッチ研究は、フローテーションが太陽光パネルから銀を回収できることを証明しましたが、この最新の作業は、そのプロセスがより大規模に持続可能に運用でき、ほぼ100%の銀回収を実現することを示しています。これにより、商業化の実施に一歩近づきました」と述べています。このプロセスはどのように酸を使用せずに運用されるのでしょうか？このプロセスでは、水、空気、そして少量の収集化学薬品を使用して、銀を太陽電池の他の材料から分離します。これらの化学薬品は金属銀への親和性に基づいて選ばれ、銀を含む粒子は疎水性を持ち、シリコンが豊富な部分は基本的に変わりません。
空気泡が導入されると、疎水性の粒子が付着し、泡沫層に上昇し、高品位の濃縮物として収集されます。全体の分離プロセスは環境温度で行われ、従来の浸出方法に必要な大量の酸は必要ありません。
オーストラリアが直面する太陽光パネルリサイクルの課題
この連続性パイロットでは、スラリーの投入速度が気液滞留時間をわずか1分にしました。42分間の定常状態の条件下で、このプロセスは約83倍の銀の増価を実現しました。原料のわずか1.25%にほぼすべての銀が含まれていました。最終的な濃縮物の平均重量含銀量は48.8%でした。定常状態の間の7つの尾鉱サンプルのうち、6つは分析検出限界以下の銀濃度を示し、ほぼすべての銀が製品流に捕獲されたことを確認しました。銀の回収の経済的なケースは長い間、太陽光パネルのリサイクルの経済的利益が乏しいことが問題でした。
1枚のパネルをリサイクルするコストは約10から¥2,390（US$15）であり、埋立地に送るコストはわずか数ドルです。収入源がこれらのコストを相殺することができない場合、この業界はスケールで自立するのが難しいです。
銀は太陽電池の中で最も価値のある材料です。現在の価格に基づくと、銀の含有量は約0.6%の重量で、約1キログラムあたり20オーストラリアドルです。リサイクル業者が銀を効率的に捕獲し、販売できれば、経済的利益は変わるでしょう。Firouziは「現在、リサイクルのコストはしばしば埋立地のコストを上回っていますが、リサイクル業者が太陽光パネルから銀を効果的に回収し、販売できれば、経済的利益は完全に変わるでしょう」と述べています。チームの初期評価は、フローテーションに基づく方法が酸浸法のコストの3倍から5倍低い可能性があることを示しています。これは、環境条件下で運用され、相対的に低い試薬量を使用し、浸出に必要な酸の消費と危険廃棄物管理を回避するためです。
銀含有量48.8%の濃縮物は、さらなる現場化学処理なしで直接精錬に適している可能性もあります。
オーストラリアが直面する課題は、2050年までにオーストラリアが100万トン以上の廃棄太陽光パネルを蓄積することが予測されています。結晶シリコンパネルの平均銀濃度に基づくと、これらのパネルには約300から500トンの銀が含まれていると推定されています。現在、これらの材料は埋立地に向かって進んでおり、経済的に実行可能なリサイクル経路は存在しません。チームの初期の拡大分析は、オーストラリアの25年間のパネル廃棄物流が理論的には200ミリメートルの容器で処理できることを示しています。これは、今回の試験で使用されたよりも高い固体濃度で運用されることを前提としており、これはまだ検証が必要です。
チームはまた、この方法を他の電子廃棄物の流れに適用する可能性を探求しており、退役したデータセンター設備から取り出されたプリント基板を含んでいます。