John Endres: el proceso de fundición de silicio empaña la afirmación "verde" de los paneles solares

5 de abril de 2022 Actualizado el miércoles 6 de abril de 2022 a las 4:21 p.m.

Por John Endres

La propuesta de fundición de silicio PacWest/HiTest en Newport, Washington, fue promocionada como una instalación “verde”, ya que parte de su producto, el silicio de grado metalúrgico, se perfeccionaría aún más para su uso en paneles solares de silicio. La “fundición” implica la extracción de un metal de su mineral y el “refinado” implica la purificación de un metal extraído. Inicialmente, se afirmó que el 50% del silicio de la fundición se usaría para paneles solares, pero luego se sugirió que solo el 5% se usaría para paneles solares en la refinería REC Silicon en Moses Lake. La mayor parte del silicio de grado metalúrgico se utiliza en las industrias química y de aleaciones metálicas, y sólo un pequeño porcentaje se refina aún más para satisfacer las demandas de alta pureza de la electrónica y los paneles solares.

Las fundiciones de silicio tienen enormes demandas de electricidad y son instalaciones industriales pesadas altamente contaminantes. Según el Departamento de Ecología de Washington, la fundición propuesta incluiría dos hornos de arco sumergido y una chimenea de emisiones de 157 pies de altura; y los materiales anuales estimados incluirían 170.000 toneladas de roca de cuarcita (dióxido de silicio), 150.000 toneladas de carbón y carbón vegetal y 130.000 toneladas de astillas de madera para extraer 73.000 toneladas de silicio de grado metalúrgico por año. Las emisiones anuales estimadas incluirían más de 766.000 toneladas de gases de efecto invernadero por año, además de decenas a cientos de toneladas de otras toxinas del carbón por año. Según datos de 2020 del Programa de informes de gases de efecto invernadero de la EPA, la fundición propuesta sería aproximadamente el duodécimo emisor industrial de gases de efecto invernadero en el estado de Washington.

Se necesitaría un suministro constante de 105 megavatios de electricidad (más de 900 millones de kilovatios hora al año) para producir el intenso calor necesario para obtener cuarzo fundido en una mezcla con reductores de carbono. Según la Administración de Información Energética de EE. UU., el hogar estadounidense promedio consume alrededor de 11.000 kilovatios hora al año. El consumo anual de electricidad de la fundición sería suficiente para abastecer a más de 80.000 hogares promedio por año.

El proceso de “reducción carbotérmica” de la fundición utiliza carbón procedente de carbón, carbón vegetal y astillas de madera en una reacción con dióxido de silicio para producir dióxido de carbono y silicio elemental. El silicio fundido se recoge del orificio del grifo de un horno y se emite a la atmósfera dióxido de carbono, además de otros gases de efecto invernadero y contaminantes.

¿Cómo puede considerarse una instalación “verde” una instalación industrial pesada que produce un producto del cual sólo una fracción se utiliza para paneles solares? Los artículos científicos que describen los métodos de cálculo de la huella de carbono de los paneles solares revelaron algunos problemas sorprendentes y preocupantes:

• Los valores de huella de carbono informados de los paneles solares de silicio que se encuentran en la literatura revisada no incluyen el proceso de fundición del silicio, lo cual es desconcertante ya que el silicio es el componente crítico de los paneles solares de silicio.

• Los cálculos de la huella de carbono utilizan un proceso conocido como Evaluación del Ciclo de Vida e Inventario del Ciclo de Vida. Estos métodos son altamente subjetivos, producen resultados inconsistentes y no comparables, no se rigen por un método unificador estándar y, por lo general, los realiza la industria en lugar de organismos independientes.

• Según el Panel Intergubernamental sobre Cambio Climático (IPCC), las emisiones de gases de efecto invernadero provenientes de fuentes de biomasa (astillas de madera, carbón vegetal, etc.) no se contabilizan en el punto de combustión en los sectores energético e industrial, incluida la fundición. Pero todos sabemos que quemar madera y carbón produce humo (dióxido de carbono y otros gases). Varios artículos revisados ​​cuestionan el método de contabilidad de la biomasa del IPCC.

• La pérdida de sumidero de dióxido de carbono debido a la cosecha de árboles para obtener astillas de madera y carbón vegetal utilizado en el proceso de fundición no está incluida en las huellas de carbono de los paneles solares de silicio. Pueden pasar de décadas a más de 100 años para reemplazar la pérdida de dióxido de carbono debida a la tala de árboles.

• No existe una definición clara y cuantificable de “verde” y el “lavado verde” es un problema persistente.

• Utilizando la materia prima proporcionada y las cantidades de emisiones para la fundición propuesta, se estimó el impacto de la fundición de silicio en las huellas de carbono de los paneles solares y sugiere que los paneles solares de silicio representan más dióxido de carbono atmosférico del que ahorran. Excluir el proceso de fundición de silicio de los cálculos de la huella de carbono de los paneles solares socava la integridad de la industria de los paneles solares de silicio y cuestiona la afirmación “verde” de la fundición de silicio propuesta, y también la afirmación “verde” de los paneles solares de silicio.

Nos enfrentamos a una crisis del cambio climático. Si no abordamos los impactos ambientales de nuestras actividades con la máxima integridad y transparencia, enfrentaremos desafíos cada vez mayores a nuestra calidad de vida.

John Endres, de Newport, tiene títulos en tecnología de la conservación y botánica. Ha trabajado en silvicultura, investigación en genética vegetal y producción e investigación de bioquímica de proteínas.

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