La energía solar no es siempre tan verde como crees

Viernes 13 de enero de 2023

Los paneles solares brillando bajo el sol son un ícono de todo lo que es verde. Pero aunque generar electricidad mediante el sol es en efecto mejor para el ambiente que quemar combustibles fósiles, varios incidentes han vinculado la fabricación de estos símbolos brillantes de virtud ambiental con un rastro de contaminación química. Además, resulta que el tiempo que toma compensar la energía usada y los gases de efecto invernadero emitidos durante la producción de celdas y paneles solares varía sustancialmente con la tecnología utilizada y la geografía.

Esa es la mala noticia. La buena es que la industria podría eliminar muchos de los efectos secundarios perjudiciales que existen. De hecho, la presión para que lo haga es creciente, en parte porque desde el 2008, la fabricación de paneles y celdas se ha movido de Europa, Japón y Estados Unidos a China, Malasia, Filipinas y Taiwán; hoy en día cerca de la mitad de estos se fabrican en China.

Sin embargo, aunque la trayectoria global de la industria es buena, los países que hoy producen la mayor cantidad de paneles y celdas normalmente hacen el peor trabajo para proteger al ambiente y a sus trabajadores.

Para entender con exactitud cuáles son los problemas y cómo deberían abordarse, es útil tener algo de conocimiento sobre la forma en que se fabrican las celdas solares. Mientras se puede generar energía solar usando una gran variedad de tecnologías, la gran mayoría de celdas inician como cuarzo, la forma más común de sílice (dióxido de silicio), el cual se refina a silicio elemental.

Ahí está el primer problema: el cuarzo se extrae de las minas, lo que pone a los mineros en riesgo de uno de los peligros laborales más antiguos de la civilización, la silicosis pulmonar.

La refinación inicial convierte el cuarzo en silicio de grado metalúrgico, una sustancia que se usa principalmente para endurecer el acero y otros metales. Eso sucede en grandes hornos que para mantenerlos calientes se requiere de una gran cantidad de energía, un tema que luego retomaremos.

Afortunadamente, los niveles de las emisiones resultantes, en su mayoría dióxido de carbono y dióxido de sulfuro, no causan mayor daño a las personas que trabajan en las refinerías de silicio o al ambiente de una forma inmediata.

Sin embargo, el siguiente paso, convertir el silicio de grado metalúrgico en una forma más pura llamada polisilicio, crea tetracloruro de silicio, un compuesto muy tóxico.

El proceso de refinación implica combinar el ácido clorhídrico con silicio de grado metalúrgico para convertirlo en lo que se llama triclorosilano. Luego, el triclorosilano reacciona con el hidrógeno agregado y produce polisilicio con tetracloruro de silicio a medida de tres o cuatro toneladas de tetracloruro de silicio por cada tonelada de polisilicio.

La mayoría de los fabricantes reciclan este residuo para hacer más polisilicio. Capturar el silicio del compuesto de tetracloruro de silicio requiere de menos energía que obtenerlo del silicio puro, así que reciclar este residuo puede ahorrar dinero. Pero el equipo de reprocesamiento puede costar decenas de millones de dólares.

Por tanto, algunas operaciones simplemente han desechado el subproducto. Si se expone al agua, lo que es difícil de prevenir si es casualmente vertido, el tetracloruro de silicio libera ácido clorhídrico, y esto acidifica el suelo y emite gases nocivos.

Cuando la industria de la energía solar era más pequeña, los fabricantes de celdas solares obtenían el silicio de constructores de microchips, los cuales rechazaban discos que no cumplían con los requerimientos de pureza de la industria de los computadores.

Pero la explosión del mercado solar exigió más que las sobras de la industria de semiconductores, y en China se construyeron inmensas refinerías nuevas de polisilicio.

Para entonces, pocos países tenían normas estrictas que cubrían el almacenamiento y desecho de residuos de tetracloruro de silicio, y China no era la excepción, como una periodista del Washington Post descubrió.

En un artículo de investigación publicado en marzo de 2008, Ariana Eunjung Cha describió una instalación china productora de polisilicio de propiedad de Luoyang Zhonggui High-Technology Co., ubicada cerca al río Amarillo en la provincia de Henan.

Esta instalación suministraba polisilicio a Suntech Power Holdings, para aquel entonces el fabricante de celdas solares más grande del mundo, así como a otras compañías fotovoltaicas de alto perfil.

La periodista encontró que la compañía estaba desechando los residuos de tetracloruro de silicio en campos vecinos en lugar de invertir en equipos que pudieran reprocesarlos, lo que dejaba estos campos inservibles para el cultivo e inflamaba los ojos y las gargantas de los residentes vecinos.

Además, el artículo sugirió que la compañía no estaba sola en esta práctica.

Luego de la publicación de la historia del Washington Post, los precios de las compañías de energía solar cayeron. Los inversores temían que las revelaciones debilitaran una industria que depende tanto de sus credenciales verdes.

Después de todo, eso es lo que atrae a la mayoría de clientes y recibe el apoyo público, que se inclina a favor de políticas que promueven la adopción de la energía solar como en el caso del Crédito Fiscal para Energía Residencial Renovable en los Estados Unidos, en el que aquellos que compren sistemas solares residenciales pueden deducir el 30 por ciento del costo de sus facturas de impuestos hasta que el incentivo venza en el 2016.

Para proteger la reputación de la industria, los fabricantes de paneles y celdas empezaron a averiguar sobre las prácticas ambientales de sus proveedores de polisilicio.

Como consecuencia, ahora la situación está mejorando. En el 2011, China estableció unas normas que requieren que las compañías reciclen por lo menos un 98,5% de sus residuos de tetracloruro de silicio.

Estas normas son fáciles de cumplir siempre y cuando las fábricas instalen el equipo apropiado. Todavía está por verse cómo están haciendo cumplir las reglas y su efectividad.

En el futuro este problema podría desaparecer por completo. Investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable en Golden, Colorado, Estados Unidos, están buscando formas de hacer polisilicio con etanol en lugar de químicos a base de cloro, evitando por completo de este modo la creación de tetracloruro de silicio.

La lucha por mantener los fotovoltaicos verdes no termina con la producción de polisilicio. Los fabricantes de celdas solares purifican trozos de polisilicio para formar lingotes como ladrillos y luego cortan los lingotes en placas. Luego introducen las impurezas en las placas de silicio, con lo que se crea la arquitectura esencial que produce el efecto fotovoltaico en las celdas solares.

Todos estos pasos implican químicos peligrosos. Por ejemplo, los fabricantes dependen del ácido fluorhídrico para limpiar las placas, remover el daño que queda del aserrado y texturizar la superficie para recolectar mejor la luz.

El ácido fluorhídrico funciona muy bien para todas estas cosas, pero cuando entra en contacto con una persona sin protección, este líquido altamente corrosivo puede destruir el tejido y descalcificar los huesos. Así que la manipulación de ácido fluorhídrico requiere de extremo cuidado y este se debe desechar de manera adecuada.

Pero los accidentes ocurren y son más probables en lugares que tienen experiencia limitada en la fabricación de semiconductores o que tienen normas ambientales laxas.

En agosto de 2011, una fábrica en la provincia Zhejiang de China, de propiedad de Jinko Solar Holding Co., una de las compañías de fotovoltaicos más grande del mundo, derramó ácido fluorhídrico en el cercano río Mujiaqiao, lo que acabó con cientos de peces.

Además, los agricultores que trabajaban en las tierras adyacentes, quienes usaban el agua contaminada para limpiar a sus animales, de manera accidental, mataron docenas de cerdos.

Al investigar los cerdos muertos, las autoridades chinas encontraron niveles de ácido fluorhídrico en el río 10 veces mayores que el límite permitido y, presuntamente, ellos tomaron estas medidas mucho después de que el ácido fluorhídrico hubiera sido derramado.

Cientos de residentes locales, molestos por el incidente, irrumpieron y temporalmente ocuparon las instalaciones de fabricación. Una vez más, los inversores reaccionaron: cuando al día siguiente los principales medios de comunicación llevaron la noticia, el precio de las acciones de Jinko cayeron más del 40 por ciento, lo que se tradujo en casi $100 millones de dólares perdidos para la compañía.

Esta amenaza química al ambiente no tiene porqué continuar. Investigadores en Rohm & Haas Electronic Materials, una filial de Dow Chemical, han identificado algunos substitutos para el ácido fluorhídrico usado en la fabricación de celdas solares.

Otro problema que se suma al reciclaje es que, aún hoy, el costo de reciclar un panel solar es mayor al de crear uno nuevo, razón principal por la cual terminan en vertederos.

Esto despierta muchas reacciones negativas, y es común escuchar activistas ecologistas y lideres de opinión exigiendo a los gobiernos endurecer las regulaciones para que las empresas reciclen obligatoriamente estos residuos. Sin embargo, rara vez suelen considerar que la constante caída en los precios de los paneles solares y su consecuente accesibilidad en el mercado se debe precisamente a los bajos costos de producción. Forzar a las empresas a incrementar sus costos, aunque suene bien, traería como consecuencia un incremento en los precios de la energía solar y una reducción en su uso, lo que a su vez condena a naciones en desarrollo a seguir utilizando fuentes decenas de veces más contaminantes, como el carbón o el petroleo.

En el extremo posterior de la ecuación, de manera proactiva la industria estableció un programa de recolección y reciclaje de paneles solares en Europa. Las compañías individuales también han establecido programas de reciclaje, como el sistema previamente financiado de devolución de First Solar.

Pero aún queda mucho por hacer. No todos los consumidores tienen acceso a un programa de devolución gratuito, y de hecho muchos consumidores pueden hasta no ser conscientes de la necesidad de desechar los paneles de una manera responsable.