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Propuesta para la gesti�n integral de residuos s�lidos fotovoltaicos en el Ecuador

 

Proposal for the integral management of photovoltaic solid waste in Ecuador

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Proposta de gest�o integral de res�duos s�lidos fotovoltaicos no Equador

 

 

Carlos Adri�n Romero-Larrea ^I

carlos.romero@psg.ucacue.edu.ec

https://orcid.org/0000-0002-4222-0242

 

 

Manuel �lvarez-Vera ^II

malvarezv@ucacue.edu.ec

https://orcid.org/0000-0002-2521-0042

 

 

 

Correspondencia: carlos.romero@psg.ucacue.edu.ec

 

 

Ciencias t�cnicas y aplicadas

Art�culo de investigaci�n

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*Recibido: 05 de julio de 2020 *Aceptado: 20 de agosto 2020 * Publicado: 07 de septiembre de 2020

 

 

 

       I.            Ingeniero en Gesti�n Ambiental, Tecn�logo en Medio Ambiente, Jefatura de Posgrado-Maestr�a en Energ�as Renovables, Universidad Cat�lica de Cuenca, Cuenca, Ecuador.

    II.            Mag�ster en Protecci�n y Remediaci�n Ambiental, Doctoris Philosophiae en Ingenier�a y Ciencias Ambientales, Especialista en Docencia Universitaria, Ingeniero Agr�nomo, Jefatura de Posgrado, Universidad Cat�lica de Cuenca, Cuenca, Ecuador.

 

 

Resumen

El presente trabajo investigativo se enfoca en el tratamiento y disposici�n final de residuos s�lidos fotovoltaicos, puesto a que en el Ecuador el Ministerio del Ambiente y Agua no los incluye dentro de su cat�logo de residuos considerados como peligrosos o especiales. Por este motivo se realiza una investigaci�n bibliogr�fica en base a la tem�tica propuesta con la finalidad de analizar y evaluar los resultados de proyectos similares implementados en varias partes del mundo. De los an�lisis estudiados los proyectos m�s relevantes se encuentran contemplados y ejecutados, de manera eficiente, en pa�ses de la Uni�n Europea, donde se emplean tratamientos similares entre s� en lo referente a los paneles fotovoltaicos que ya cumplieron con su tiempo de vida �til o que son desechados por da�os o aver�as. Adem�s, se determinan los principales compuestos con los que se elaboran los paneles fotovoltaicos y los posibles impactos ambientales que aflorar�an al no tener una adecuada gesti�n de los residuos.

En base al an�lisis del p�rrafo anterior se plantea el tipo de tratamiento a emplear haciendo �nfasis en los diferentes elementos y componentes que constituyen los paneles fotovoltaicos; y en base a la realidad social, econ�mica y legal del pa�s.

Palabras Claves: Solar panels; Pv; photovoltaic waste; recycling; toxicity cadmio; toxicity plomo; toxicity boro.

 

Abstract

This investigative work focuses on the treatment and final disposal of photovoltaic solid waste, since in Ecuador the Ministry of the Environment and Water does not include them in its catalog of waste considered hazardous or special. For this reason, a bibliographic research is carried out based on the proposed theme in order to analyze and evaluate the results of similar projects implemented in various parts of the world. From the analyzes studied, the most relevant projects are contemplated and executed, efficiently, in countries of the European Union, where similar treatments are used in relation to photovoltaic panels that have already reached their useful life or that They are discarded due to damage or breakdown. In addition, the main compounds with which the photovoltaic panels are made and the possible environmental impacts that would emerge due to not having adequate waste management are determined.

Based on the analysis of the previous paragraph, the type of treatment to be used is proposed, emphasizing the different elements and components that make up the photovoltaic panels; and based on the social, economic and legal reality of the country.

Keywords: Solar panels; Pv; photovoltaic waste; recycling; cadmium toxicity; lead toxicity; boron toxicity.

 

Resumo

Este trabalho de investiga��o centra-se no tratamento e disposi��o final de res�duos s�lidos fotovoltaicos, uma vez que no Equador o Minist�rio do Meio Ambiente e �guas n�o os inclui em seu cat�logo de res�duos considerados perigosos ou especiais. Por esse motivo, � realizada uma pesquisa bibliogr�fica com base no tema proposto com o objetivo de analisar e avaliar os resultados de projetos semelhantes implementados em v�rias partes do mundo. A partir das an�lises estudadas, os projetos mais relevantes s�o contemplados e executados, de forma eficiente, em pa�ses da Uni�o Europeia, onde s�o utilizados tratamentos semelhantes em rela��o a pain�is fotovoltaicos que j� atingiram a sua vida �til ou que Eles s�o descartados devido a danos ou avarias. Al�m disso, s�o determinados os principais compostos com que s�o feitos os pain�is fotovoltaicos e os poss�veis impactos ambientais que surgiriam por n�o haver uma gest�o adequada dos res�duos.

A partir da an�lise do par�grafo anterior, prop�e-se o tipo de tratamento a ser utilizado, destacando-se os diferentes elementos e componentes que comp�em os pain�is fotovoltaicos; e com base na realidade social, econ�mica e jur�dica do pa�s.

Palavras-chave: Pain�is solares; Pv; res�duos fotovoltaicos; reciclando; toxicidade do c�dmio; toxicidade por chumbo; toxicidade do boro.

 

Introducci�n

En la cumbre de Kioto los pa�ses del mundo se comprometen a reducir las emisiones de CO2 a la atmosfera fijados en un solo objetivo com�n como es frenar cambio clim�tico generado por la quema de combustibles f�siles, para ello se presenta la oportunidad de aumentar la producci�n energ�tica mediante el aprovechamiento de recursos naturales renovables que no generen afecciones ambientales al planeta, por esta raz�n se toma en cuenta a la energ�a emitida por el sol puesto que no produce residuos t�xicos ni gases de efecto invernadero. El Ecuador presenta un nivel de irradiaci�n aproximada de 4,2 kW/h m2-d�a, siendo una de las principales razones para el aprovechamiento del recurso energ�tico solar mediante la implementaci�n de plantas de generaci�n el�ctrica fotovoltaica.

La implementaci�n de proyectos para la generaci�n de energ�a el�ctrica a trav�s del uso de recursos naturales renovables en el mundo ha generado una tem�tica de inter�s en el Ecuador, por ello en los �ltimos a�os se viene implementando un cambio de la matriz energ�tica en el pa�s donde se est� optando por la producci�n de una energ�a limpia y amigable con el ambiente.

En el Ecuador actualmente existen alrededor de 27 MW de energ�a el�ctrica generada a partir del aprovechamiento energ�tico solar, a partir del mes de enero del 2013 el CONELEC dio carta abierta para iniciar con la implementaci�n de nuevos proyectos que generar�an alrededor de 355 MW de potencia fotovoltaica, siendo un total 91 proyectos de los cuales 15 ser�a de una potencia mayor a 1 MW y 76 menores a 1 MW.

El adecuado manejo de los residuos fotovoltaicos, toma trascendental importancia en un futuro cercano, toda vez que su vida �til oscila entre 20 y 25 a�os dependiendo de la tecnolog�a utilizada en los mismos. La composici�n de los paneles fotovoltaicos incluyen sustancias que contienen iones libres como el silicio dopado con f�sforo y boro, que al degradarse podr�an llegar a convertirse en residuos peligrosos, debido a que los lixiviados que estos provocar�an afecciones al suelo, agua, aire flora y fauna.

La normativa ambiental ecuatoriana, espec�ficamente el Acuerdo Ministerial 142 emitido por el Ministerio del Ambiente y Agua en los �LISTADOS NACIONALES DE SUSTANCIAS QUIMICAS PELIGROSAS, DESECHOS PELIGROSOS Y ESPECIALES� no considera a los componentes de los paneles fotovoltaicos como peligrosos.

La Agencia Internacional de Energ�a Renovable, ha indicado que el flujo de residuos de paneles solares ir� en aumento durante los pr�ximos a�os a medida que los m�dulos fotovoltaicos lleguen al final de su vida �til.

En principio, estos residuos est�n compuestos fundamentalmente por vidrio, y la cifra podr�a ascender a 78 millones de toneladas a nivel mundial en el a�o 2050, por otro lado, si se reciclan y se reutilizan la totalidad de los residuos generados, incorpor�ndolos de nuevo a la cadena de producci�n, el valor del material recuperado alcanzar�a, de forma aproximada, un beneficio financiero de $15`000.000.000.

La posible acumulaci�n e inadecuada gesti�n de los elementos fotovoltaicos, presume prever la emisi�n de estrategias de manipulaci�n, almacenamiento, transporte y disposici�n final de los residuos generados, analizando el estado actual del contexto normativo ecuatoriano en materia de la gesti�n integral de los elementos que componen los paneles solares en beneficio del ambiente.

Es por ello que se pretende establecer un plan para la gesti�n integral de los residuos s�lidos de paneles solares fotovoltaicos utilizados para la generaci�n el�ctrica en el Ecuador, mediante una revisi�n sistem�tica de experiencias internacionales utilizadas para minimizar el impacto ambiental generado, proponiendo estrategias de manipulaci�n, almacenamiento, transporte y disposici�n final de los residuos fotovoltaicos.

Se analizar� el estado actual del contexto ecuatoriano en materia de aprovechamiento y disposici�n final de los elementos que componen los paneles solares evaluando t�cnicamente las oportunidades para la correcta gesti�n integral de los mismos, en beneficio del ambiente.

 

Generaci�n de energ�a el�ctrica en el Ecuador

La generaci�n de la energ�a el�ctrica en el Ecuador se aprovecha a partir de fuentes renovables y no renovables.

El aprovechamiento energ�tico desde fuentes renovables se compone principalmente por centrales hidroel�ctricas, fotovoltaicas, e�licas y termoel�ctricas que consumen biomasa y biog�s; mientras que la generaci�n de tipo no renovable utiliza combustibles f�siles, estas centrales t�rmicas se clasifican en: turbog�s, turbovapor y motores de combusti�n interna (MCI).

Seg�n los datos estad�sticos de la Agencia de Regulaci�n y Control de la Electricidad (ARCONEL), la generaci�n el�ctrica en el Ecuador se clasifica de la siguiente manera:

 

Tabla 1: Generaci�n El�ctrica en el Ecuador por tipo fuente.

 

Seg�n los datos que se detallan en la tabla 1, el 64,95% de energ�a el�ctrica en el Ecuador, proviene de fuentes renovables, mientras que 35,05% es generado en plantas energ�ticas no renovables.

 

Generaci�n de energ�a el�ctrica en el Ecuador a trav�s de centrales fotovoltaicas

Considerando la generaci�n el�ctrica fotovoltaica, hasta el a�o 2018 en el Ecuador se registr� una generaci�n total de 27,63MW de potencia nominal y 26,74MW de potencia efectiva.

Las plantas generadoras de energ�a el�ctrica a partir del recurso fotovoltaico, se encuentran ubicados en diferentes sectores del pa�s, generando un total de 38,08 GWh, aportando con el 0,13% del total de generaci�n el�ctrica nacional para su consumo.

A continuaci�n en la tabla 2, se detallan las ubicaciones por provincias de las diferentes centrales fotovoltaicas distribuidas en el Ecuador, adem�s de su potencia nominal y potencia efectiva.

 

Tabla 2: Localizaci�n de las Centrales fotovoltaicas en el Ecuador.

 

Importaciones de paneles fotovoltaicos al Ecuador

Es importante considerar el dato total de importaciones de paneles fotovoltaicos realizados por el Ecuador dentro de los �ltimos 5 a�os, con el objeto de determinar la posible cantidad de paneles fotovoltaicos que existen en el pa�s.

En la tabla 3 se detalla las importaciones realizadas desde el a�o 2014 hasta el 2018.

 

Tabla 3: Importaciones de PV por Pa�ses, periodo 2014-2018.

 

Figura 1: Importaciones de Paneles Fotovoltaicos al Ecuador, por pa�s.

 

Seg�n los datos y resultados expuestos en la Tabla 3 y Figura 1, el mayor exportador de Paneles Fotovoltaico al Ecuador es China, seguido de Estados Unidos, Colombia e Italia

El Servicio Nacional de Aduanas del Ecuador (SENAE), durante al a�o 2019, registra que se importa un estimado de 789529 paneles fotovoltaicos, mismos que en su mayor�a provienen desde China, Hong Kong, Colombia, y Estados Unidos, dichos datos se reflejan en la tabla 4.

 

Tabla 4: Importaci�n de PV por pa�s en el a�o 2019

 

Con dicha informaci�n y considerando las cantidades de importaciones de paneles fotovoltaicos realizados hacia el Ecuador, indistintamente del tipo de panel, se presume que en el pa�s existe un total de 830312 unidades.

 

Composici�n y estructura de los paneles fotovoltaicos

El primer paso para determinar el tratamiento o manejo de los paneles fotovoltaicos, es determinar los componentes y la estructura de los mismos, con el fin de cerrar el c�rculo o la frase �ambientalmente amigable� en cuanto a la terminolog�a �Energ�as Renovables�, entendiendo como estas que son aquellas que provienen de fuentes que generan constantemente energ�a, de forma que se renuevan continuamente y en frecuencia, y su utilizaci�n es ilimitada.

El panel fotovoltaico, m�dulo solar o placa solar� es un equipo formado por varias celdas que se encargan de convertir la energ�a solar en electricidad dependiendo de la energ�a lum�nica para producir cargas positivas y negativas en dos semiconductores generando un campo el�ctrico capaz de generar corriente.

Las c�lulas fotovoltaicas se encuentran encapsuladas en una estructura met�lica y de vidrio, el mismo que sirve como protecci�n contra los agentes ambientales externo y tambi�n favorece la captaci�n de radiaci�n y la evacuaci�n del calor, con la finalidad de obtener un m�ximo rendimiento.

Por lo tanto se identifica que los principales componentes de los paneles fotovoltaicos son:

Silicio: De s�mbolo Si, es el segundo elemento qu�mico con mayor presencia en la corteza terrestre, y se le utiliza desde hace cientos de a�os en la fabricaci�n del vidrio empleando para ello los silicatos. Este elemento identificado con n�mero at�mico 14, es uno de los elementos qu�micos con mayor presencia en la corteza terrestre, s�lo siendo superado por el ox�geno. Se lo puede encontrar de varias formas, tanto amorfas como de manera cristalizada, se lo obtiene a por medio del calentamiento del SiO2 (di�xido de silicio).

Fosforo De s�mbolo P y peso at�mico 309738g, forma la base del grupo de elementos compuestos por fosfatos, mismos que son fundamentales en la transferencia de energ�a durante la etapa de metabolismo, fotos�ntesis, funci�n nerviosa y acci�n muscular.

Boro: Su s�mbolo es B, con n�mero at�mico 5 es un no metal y se considera como un metaloide, siendo el �nico elemento de su grupo de caracter�sticas no met�licas, es un semiconductor y cuenta con propiedades similares al carbono o al silicio, no se lo encuentra de forma libre en la naturaleza present�ndose principalmente en forma de boratos en el mineral b�rax, se distribuye tanto en la tierra como en el agua.

�Cadmio: Su representaci�n es Cd y n�mero at�mico 48, caracterizado por su maleabilidad y color blanco azulado, se lo encuentra com�nmente en la corteza terrestre combinado con el zinc generalmente en el suelo.

Plomo: Su simbolog�a es Pb, y n�mero at�mico 82, es un metal pesado de color azulado, d�ctil y se funde a bajas temperaturas, los usos principales del plomo est� asociado con los la fabricaci�n de elementos de blindaje, y en especial utilizado en la industria armament�stica y qu�mica.

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Figura 2: Estructura de los Paneles Fotovoltaicos

 

Toxicidad de los materiales que componen los paneles fotovoltaicos

Los diferentes compuestos y aleaciones qu�micas que forman parte de las estructuras de las c�lulas fotovoltaicas podr�an llegar a convertirse en una problem�tica ambiental al final de su utilidad.

Componentes de los paneles fotovoltaicos como el boro son considerados t�xicos cuando sobrepasa los l�mites permisibles, generalmente los cultivos agr�colas son los que presentan mayores afecciones debido a la presencia de boro en el agua, los s�ntomas aparecen con afecciones a las hojas las cuales presentan manchas amarillas o secas en los bordes o �pices, adem�s, cuando la afecci�n va en aumento se presenta una secreci�n amarillenta desde el tronco de las plantas.

Adem�s, el Cadmio re�ne cuatro afecciones toxicol�gicas de mayor incidencia como son:

1. Graves afecciones para la salud humana y el ambiente.

2. Acumulaci�n en organismos bi�ticos.

3. Permanencia en el ambiente.

4. Es vol�til y alcanza grandes distancias gracias al viento y el agua

Si tomamos en cuenta la toxicidad del Cadmio, se dice que este es un xenobi�tico (sustancia qu�mica que se encuentra dentro de un organismo que no se produce naturalmente), por lo tanto es un metal t�xico el cual tiende acumularse en los tejidos, los �rganos que generalmente m�s afectados son el h�gado, ri��n y pulmones, los cuales presentan patolog�as como neumonitis qu�mica, disfunci�n renal con proteinuria y microproteinuria.

En el embarazo, el plomo aumenta el riesgo de alteraciones y afecciones neurol�gicas al feto o al reci�n nacido, adem�s, se aumenta el de provocar partos prematuros, abortos espont�neos y muertes fetales.

La afecci�n del sistema nervioso centra en ni�os de hasta 36 meses por el plomo desencadena en alteraciones neurol�gicas temporales o permanente, adem�s de alterar el sistema renal, endocrino y sangu�neo, cabe recalcar que la ausencia de s�ntomas no excluye el envenenamiento por este material, pero puede conducir m�s tarde a problemas renales, hipertensi�n arterial y problemas de la reproducci�n.

 

Posibles impactos ambientales generados al final de la vida util de los paneles fotovoltaicos

Seg�n la European Commission DG ENV, los residuos de los paneles fotovoltaicos, podr�an causar una serie de impactos ambientales negativos que afectar�an al ambiente y a la salud humana, los mismos son detallados a continuaci�n:

a) Lixiviaci�n de plomo

b) Lixiviaci�n de cadmio

c) P�rdida de recursos convencionales, principalmente vidrio y aluminio.

d) P�rdida de metales raros, especialmente plata, indio, galio y germanio.

Los lixiviados de plomo est�n principalmente relacionados con los paneles fotovoltaicos de silicio cristalino, las causas para la generaci�n de estos lixiviados es la exposici�n del residuo fotovoltaico al �cido n�trico, generando entre el 13% y 90% de la cantidad de plomo encontrado en un panel fotovoltaico, cabe indicar que en cada panel existe un promedio aproximado de 12,67 gramos de plomo est�n contenidos en un panel de c-Si promedio (que pesa alrededor de 22 kg), lo que representa un potencial de lixiviaci�n de entre 1,64 y 11,4 gramos por panel. Su afecci�n al cuerpo humano inicia una vez que se distribuye por la sangre acumul�ndose en los huesos, adem�s, dependiendo del nivel de exposici�n el plomo podr�a tambi�n afectar al sistema nervioso, la funci�n renal, sistema inmune, sistemas reproductivos y sistema cardiovascular.

Por otra parte los ecosistemas demuestran su afecci�n cuando se presentan efectos adversos a la naturaleza y la biodiversidad, disminuyendo del crecimiento y las tasas reproductivas en plantas y animales.

La lixiviaci�n de cadmio, se generan particularmente de los paneles fotovoltaicos que contiene Teluro de Cadmio, la exposici�n a un pH menor como el �cido n�trico o la lluvia aumenta la lixiviaci�n del cadmio entre un 29% y 40% de un total de 4,60 gramos de por panel. Respecto a las enfermedades asociadas con el envenenamiento de bajo nivel de cadmio pueden tener una latencia de hasta 10 a�os, convirti�ndose en un producto altamente carcin�geno [21].

La European Commission DG ENV manifiesta que el costo de la contaminaci�n relacionada con las fugas de plomo y cadmio es de aproxidamente 1.174 �/gr de y 0.046 �/g respectivamente.

El vidrio y aluminio vendr�a a constituir la mayor�a de los materiales existentes en los paneles fotovoltaicos, por tal raz�n la p�rdida de recursos potencialmente reutilizables llegan a presentarse en todos los tipos de paneles fotovoltaicos, como ejemplo es necesario indicar que los paneles fotovoltaicos de silicio cristalino son compuestos por total de 74,16% de vidrio y un 10,30% de aluminio, relacionando con t�rminos de peso representar�a 16,6 kg de vidrio y 2,3 kg de aluminio por otro lado lo paneles de segunda generaci�n CIGS (cobre, indio, galio y selenio) contiene hasta 84% de vidrio y 12% de aluminio, lo que representa aproximadamente 8 a 9 kg de vidrio y 1,4 kg de aluminio por panel.

 

Normativa ecuatoriana

Una vez identificado los componentes de los paneles fotovoltaicos, establecemos relaci�n con la normativa ambiental vigente en nuestro pa�s, para ello se realiza un an�lisis con el art�culo 153 de Acuerdo Ministerial 161, donde se indica que �Las sustancias qu�micas peligrosas sujetas a control, son aquellas que se encuentran en los listados nacionales de sustancias qu�micas peligrosas aprobados por la autoridad ambiental nacional�, adem�s los residuos s�lidos se clasifican en diferentes categor�as seg�n sus caracter�sticas; entre estas categor�as se encuentran los residuos ordinarios, org�nicos, especiales, hospitalarios o similares, entre otros.

Por otro lado y seg�n el art�culo 154 en su literal b) del Reglamento para la Prevenci�n y Control de la Contaminaci�n por Sustancias Qu�micas Peligrosas, Desechos Peligrosos y Especiales, indica que los desechos peligrosos son aquellos que est�n determinados en los listados nacionales", salvo el caso no tengan ninguna de las siguientes caracter�sticas:

Corrosivas, Reactivas, T�xicas Inflamables, Biol�gico-infecciosas y/o radioactiva. Mismas que puedan generar un riesgo para la salud humana y el ambiente.

El Ministerio del Ambiente y Agua, en el �mbito de sus competencias, establece una serie de normas y par�metros t�cnicos para la gesti�n integral de residuos s�lidos no peligrosos, desechos peligrosos y/o especiales, desde la generaci�n, hasta la disposici�n final, para mantener los est�ndares que permitan la preservaci�n del ambiente, la gesti�n adecuada de la actividad, el control y sanci�n de ser del caso; raz�n por la cual esta cartera de estado es la rectora en controlar y verificar el cumplimiento de la gesti�n integral de los residuos.

Adem�s, en el acuerdo ministerial 142, el Ministerio del Ambiente y Agua, considera expedir los listados nacionales sustancias qu�micas peligrosas desechos peligrosos y especiales, tomando en cuenta tres categor�as:

���������� Sustancias qu�micas peligrosas

���������� Desechos peligrosos

���������� Desechos especiales

En la tabla 5, acorde a lo que determina la normativa nacional seg�n los componentes de los paneles solares identificados y descritos anteriormente, se procede a verificar que lo que se considera son los �Equipos el�ctricos y electr�nicos en desuso que no han sido desensamblados, separados sus componentes o elementos constitutivos�.

 

Tabla 5: Listado nacional de desechos especiales

 

 

Propuesta t�cnica para la gesti�n de los residuos fotovoltaicos en Ecuador

Esta propuesta est� basada seg�n lo implementado exitosamente en otros pa�ses con una orientaci�n a la realidad ecuatoriana, principalmente divididas entre propuestas desde la perspectiva de gesti�n ambiental, t�cnica, legal y econ�mica.

Para crear una propuesta t�cnica de la disposici�n final de los paneles fotovoltaicos, es necesario considerar los compuestos de los mismos, los cuales constan de diferentes materiales y aleaciones para el aprovechamiento energ�tico del sol.

Gesti�n de los residuos de paneles fotovoltaicos en el Ecuador

Esta propuesta viene en base a las alternativas implementadas en otros pa�ses y orientado a la realidad ecuatoriana, principalmente con propuestas establecidas desde una perspectiva ambiental sobre la gesti�n ambiental, t�cnica y legal de estos residuos.

El proceso de gesti�n integral de los residuos fotovoltaicos conlleva responsabilidades a diferentes actores que forman parte del ciclo de uso del panel fotovoltaico, iniciando desde su fabricaci�n, distribuci�n, venta, instalaci�n, mantenimiento hasta el fin de su vida �til

Responsabilidad de los productores o fabricantes de paneles fotovoltaicos

Se los considera productores o fabricantes a todas aquellas personas natural o jur�dica que fabriquen y/o vendan paneles solares fotovoltaicos registrados con su marca; vendan paneles solares elaborados por terceros y registrado bajo su propia marca, adem�s de quien importe paneles solares.

El productor deber� asegurar la gesti�n integral de los paneles que sean desechados, los productores ser�an responsables de la recolecci�n de estos residuos, as� hayan sido generado por sus distribuidores o sus consumidores.

La finalidad de este sistema es facilitar a los productores o constructores de paneles solares fotovoltaicos el acatamiento de sus compromisos en cuanto a la disposici�n de sus residuos. Todo productor deber� generar la respectiva informaci�n correspondiente a la cantidad de paneles que distribuye al Mercado Ecuatoriano de manera anual.

La responsabilidad del seguimiento de la gesti�n de los paneles fotovoltaicos se encontrar� bajo el control del MINISTERIO DE AMBIENTE Y LA AUTORIDAD AMBIENTAL DE APLICACI�N RESPONSABLE.

Un productor se encuentra en la libertad de realizar la recolecci�n de los paneles que fabrique para brindar un tratamiento y disposici�n final bajo su responsabilidad siempre y cuando sea para el aprovechamiento de los materiales.

Si el fabricante comercializa sus propios paneles o producidos por un tercero bajo su propia marca, deber� cumplir con las obligaciones establecidas para comercializadores de paneles.

Responsabilidad de los distribuidores o comercializadores de paneles fotovoltaicos

Un distribuidor o comercializador es una persona natural o jur�dica que distribuya al por mayor o menor los paneles solares, adem�s de que venda paneles solares fabricados por terceros o que suministre paneles solares directamente al mercado ecuatoriano desde el exterior.

En caso de que el distribuidor reciba los residuos en su punto de venta, deber� adecuar una zona para su acopio o almacenamiento, misma que deber� ser cerrada, cubierta, impermeabilizada y se�alizada; una vez que la capacidad de almacenamiento se encuentre completa, el distribuidor deber� asegurar que los residuos sean tratados adecuadamente.

Los comercializadores podr�n transportar los residuos que han recolectado de manera directamente, siempre que cumpla con los lineamientos de la normativa ambiental pertinente en cuanto al transporte de residuos, as� tambi�n se podr� realizar una recolecci�n de los residuos a domicilio para ser transportados hasta el centro de acopio designado.

El comercializador o distribuidor deber� llevar un registro sobre la cantidad de paneles recolectados, siendo deber del mismo ofrecer la respectiva informaci�n a sus consumidores respecto a la devoluci�n y sus responsabilidades como usuarios de paneles solares al finalizar la vida �til del mismo o en caso de sufrir da�os o aver�as.

Esta informaci�n deber� siempre permanecer disponible en boletas informativas que acompa�en el producto y se encuentren al libre acceso del comercializador.

Responsabilidades de los consumidores o usuarios

Se consideran como consumidores o usuarios a las personas naturales o jur�dicas que haga uso estos elementos con la finalidad de producir energ�a el�ctrica ya sea de manera dom�stica, comercial, industrial o con fines investigativos.

Los usuarios de los paneles solares ser�n quienes identifiquen finalizaci�n del funcionamiento del panel fotovoltaico o que estos se encuentren averiados, el consumidor ser� responsable de hacer la entrega al gestor autorizado para la gesti�n correspondiente.

El transporte de estos residuos ser� por cuenta propia o tambi�n podr�n hacer uso del sistema de devoluci�n al comercializador.

Los residuos fotovoltaicos deber�n estar separados de otros tipos de residuos; se proh�be el retiro de estos por camiones de recolecci�n.

El usuario estar� en la obligaci�n de no comprometer los materiales aprovechables de estos residuos, es decir evitar tenerlos en contacto con sustancias peligrosas o corrosivas o da�arlos m�s de lo necesario, esto con el fin de aprovechar a lo m�ximo los materiales recuperados en su desmantelaci�n.

Gestores ambientales

La energ�a fotovoltaica se encuentra ganando terreno dentro de la matriz energ�tica ecuatoriana, por ello se puede presentar la posibilidad de establecer gestores ambientales para responder a las necesidades de gesti�n.

El Ministerio del Ambiente y Agua deber� contar con �reas establecidas para el acopio de estos desechos en las principales provincias, como Pichincha, Guayas, Azuay, Loja y Gal�pagos.

�                     Respecto a la recolecci�n de los residuos, el gestor podr� proceder con lo siguiente:

�                     Receptar directamente de los usuarios.

�                     Realizar la recolecci�n desde los puntos de venta o distribuci�n

�                     Recolectar desde los centros de acopio.

El gestor tambi�n ser� el encargado de manejar y dirigir las plantas de tratamiento de estos residuos, es de su obligaci�n garantizar el desmantelamiento y gesti�n integral de los paneles solares fotovoltaicos.

Se dise�ar� plantillas de informaci�n respecto a las probables afeccione ambientales que generar�an estos residuos, considerando la siguiente informaci�n:

�                     Los efectos que se podr�an generar sobre el ambiente las sustancias peligrosas que forman parte de los paneles.

�                     Normativa ambiental vigente

�                     Obligaciones y responsabilidades de los generadores, distribuidores y consumidores de paneles solares.

�                     Beneficios y ventajas que se podr�a presentar una adecuada gesti�n integral de los residuos tanto con generadores, distribuidores y comercializadores:

�                     Obligaciones y responsabilidades como distribuidores de paneles solares.

�                     Las obligaciones y responsabilidades de los consumidores de paneles fotovoltaicos.

�                     Los diferentes m�todos de recolecci�n disponible.

���������� El aprovechamiento de estos residuos mediante reciclaje.

Capacitaciones a gestores

Los gestores de los residuos fotovoltaicos ser�n capacitados con el objeto de indicar los componentes de los paneles solares fotovoltaicos que ser�an manipulados determinando los lineamientos para dicho tratamiento, los gestores estar�n en la libertad de presentar diferentes propuestas para la gesti�n de estos residuos con la condici�n de que se contemplen los materiales recuperados e indicando cu�l ser�a su probable uso.

Ser� necesario capacitarlos respecto las caracter�sticas de peligrosidad que se presentar�an al manipular algunos componentes de los paneles fotovoltaicos, adem�s de los riesgos que estos representan a la salud humana y el ambiente.

 

Gesti�n para paneles fotovoltaicos de silicio y teluro de cadmio

Una vez determinado el tipo de panel a tratar se plantea lo siguiente:

Recepci�n del panel fotovoltaico: El gestor proceder� a la recepci�n de los paneles fotovoltaicos y documentar� el mismo.

Inspecci�n Visual: El gestor realizara una inspecci�n visual de estado del panel, para ello documentara la condici�n de recepci�n del mismo.

Codificaci�n: Se codificar� el lote de paneles seg�n su procedencia (domestica, investigativa o industrial), bas�ndose en los datos de quien realiza la entrega, pudiendo esta ser una persona natural o jur�dica. En caso de que los paneles fotovoltaicos provengan desde una planta de generaci�n p�blica o privada no deber� exceder de la cantidad de paneles autorizados para la actividad de generaci�n el�ctrica.

Inspecci�n T�cnica: Quien realice la entrega de los paneles fotovoltaicos, estar� en la obligaci�n de adjuntar las especificaciones t�cnicas del producto, con la finalidad de que el gestor ambiental identifique las caracter�sticas t�cnicas de construcci�n y ensamblado de estos.

Desmantelamiento 1: Extracci�n de bater�as, conexiones el�ctricas y electr�nicas, elementos exteriores de los paneles, como la carcasa de protecci�n y cableado, lo que posteriormente facilitar� la reutilizaci�n y recuperaci�n de componentes y materiales. En esta fase se considerar� tambi�n los compuestos de las celdas solares seg�n las especificaciones t�cnicas del producto que ser�an identificadas en la inspecci�n t�cnica.

Pesaje: Una vez realizado el desmantelamiento 1 y 2, se proceder� con el pesaje del panel para determinar los porcentajes aproximados de las cantidades de compuestos que estos mantienen en relaci�n con las especificaciones t�cnicas del producto. Esto permitir� valorizar el costo estimado del tratamiento del residuo e identificar las cantidades de los compuestos qu�micos para luego identificarlos y codificarlos seg�n el listado nacional de sustancias qu�micas peligrosas y listados nacionales de desechos peligrosos.

Separaci�n: Durante este proceso se separan las c�lulas de silicio o teluro de cadmio del resto de residuos que podr�an ser reciclados. Para ello, los dispositivos extra�dos y los materiales reutilizables se colocar�n en contenedores espec�ficos que ser�n enviados a los gestores autorizados quienes proceder�n con su tratamiento. Previo a su env�o, se anotar�n los siguientes datos:

Entradas = Σ entradas en el proceso.

a)      C�digo CRITB-CODIGO (Listado Nacional de Residuos Peligrosos)

b)      Cantidad en toneladas (t).

Salidas = Σ componentes extra�dos o retirados + Σ fracciones valorizables + Σ fracciones no valorizables.

Esto facilitar� que, posteriormente la reutilizaci�n y el reciclado de componentes y materiales se realicen de manera responsable con el ambiente.

Aprovechamiento de los materiales obtenidos en el proceso de desmontaje

Reciclaje de aluminio: Se retirar� el marco de aluminio del panel, el cual se aprovecha en procesos de reciclaje.

Reciclaje de vidrio: Se desmontar� la cubierta de vidrio del panel.

Reciclaje de pl�stico: Se remueve el pl�stico existente en el panel para ser aprovechado en reciclaje

Reciclaje de metales y cables: El circuito el�ctrico y cableado deber� ser retirado de manera cuidadosa con el fin de lograr un completo aprovechamiento de estos elementos. De los cables se proceder� a retirar el material aislante para el aprovechamiento y reutilizaci�n del cobre.

 

Valorizaci�n de los residuos fotovoltaicos

Una vez realizadas las operaciones de tratamiento y los procesos de separaci�n de los componentes que conforman el m�dulo, gran parte de estos pueden ser reciclados, pues elementos tales como el vidrio, aluminio y otros semiconductores pueden ser reutilizados, a diferencia de otros materiales, que se considera recurso valorizable energ�ticamente.

Una gran parte de los residuos pueden ser aptos para su reciclaje y valorizaci�n, evitando as� su eliminaci�n directa. Por ejemplo, en el caso de los paneles, su componente principal, el vidrio, tiene la ventaja de ser un material que puede reciclarse en infinidad de ocasiones. En este apartado abordaremos la valorizaci�n de los residuos desde tres puntos de vista diferentes: econ�mica, material y energ�ticamente, siendo la primera y la segunda opci�n las m�s utilizadas. La recuperaci�n de materiales presentes en los paneles fotovoltaicos, principalmente el vidrio y el aluminio, as� como el resto de los metales (cadmio, telurio, plata, indio, galio, germanio, etc.) supondr�a un importante beneficio econ�mico, que vendr�a determinado por: la cantidad de materiales recuperados, la tasa de reciclaje correspondiente, el precio de mercado del material y el nivel de pureza de este.

En los m�dulos fotovoltaicos, los materiales que presentan una tasa de recuperaci�n m�s elevada son principalmente el vidrio y el aluminio, siendo esta del 95% y 100%, respectivamente. Para el resto de los metales, suele ser del 87% para el telurio, 89% el cobre, 40% la plata y 30% para el indio, galio y germanio, si bien este �ltimo est� reservado a aplicaciones espaciales o sobre c�lulas a-Si, GaAs y de concentraci�n (CPV), en forma de peque�os sustratos para mejorar su eficiencia. Aunque estos metales representan el 1% de la masa del panel, su recuperaci�n tiene gran importancia, no s�lo por su alto valor, sino por la escasez de recursos en algunos, como es el caso del telurio.

En la tabla 6, seg�n A. Paiano, en su publicaci�n Photovoltaic waste assesment in Italy; Renewable and Sustainable Energy Reviews, determina los principales materiales recuperables de m�dulo fotovoltaico, los cuales suponen aproximadamente el 88% del panel.

 

Tabla 6: Porcentajes de recuperaci�n de materiales

 

En la tabla 7, se constata informaci�n obtenida desde el Ministerio del Ambiente y Agua, donde se consideran los precios de compra referenciales de varios tipos de residuos, los mismos que pueden variar de acuerdo a las condiciones del mercado y la calidad de material entregado al gestor.

 

Tabla 7: Costos referenciales de residuos reciclados

 

Conclusiones

Se demuestra lo implementado en diferentes pa�ses del mundo respecto a la gesti�n de los residuos fotovoltaicos, tomando como base para establecer la gesti�n integral de los residuos en el Ecuador.

Se abre una oportunidad de generar una econom�a circular, siendo esta una estrategia que tiene como objeto reducir tanto la entrada de los materiales como la producci�n de los residuos, cerrando flujos econ�micos y ecol�gicos de los recursos, fotovoltaicos.

Aunque el costo beneficio del reciclaje depende tambi�n de otros aspectos como la recolecci�n y clasificaci�n para separar las c�lulas fotovoltaicas, el reciclaje de los componentes de los paneles fotovoltaicos permitir�a aprovechar el metal, pl�stico y vidrio, donde tambi�n la industria se beneficiar�a en la reducci�n de gastos por la adquisici�n de estas materias primas, determinando un costo aproximado de $ 0,84 ctv/kg de residuo.�

Con estos procesos el Ecuador estar�a considerando el manejo integral de estos residuos, los cuales vendr�n a convertirse en un probable problema ambiental a un largo plazo, tomando como relaci�n los a�os de inicio e implementaci�n de la generaci�n fotovoltaica.

 

Referencias

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�2020 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0) (https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/).