PT2668226T - Meio de separação, procedimento e sistema para a separação de sistemas multicamada - Google Patents
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Description
DESCRIÇÃO
MEIO DE SEPARAÇÃO, PROCEDIMENTO E SISTEMA PARA A SEPARAÇÃO
DE SISTEMAS MULTICAMADA A presente invenção refere-se a um meio de separação para a separação de sistemas multicamada para fins de reciclagem.
Além disso, a presente invenção refere-se a um procedimento para separar sistemas multicamada para fins de reciclagem, compreendendo uma lavagem com um meio de separação.
Igualmente, a presente invenção refere-se à utilização de um meio de separação para a separação de módulos de sistemas multicamada, para fins de reciclagem.
Finalmente, a presente invenção refere-se a uma instalação para a realização do procedimento conforme mencionado acima. A distribuição crescente de módulos fotovoltaicos e outros presentes em sistemas multicamada, em particular objetos eletrónicos, aumenta a demanda por procedimentos e substâncias adequados para a eliminação e em particular para a reciclagem de objetos desativados e de resíduos provenientes da sua produção. 0 processamento e a reciclagem visam especificamente a produção de matérias-primas secundárias que podem ser devolvidas ao ciclo económico. Questões de proteção ambiental, que também impedem a eliminação dos objetos em questão sem qualquer tratamento, desempenham um papel cada vez mais importante. Estas condições levam à exigência de que o processo de reciclagem, por si só, deva ser realizado da forma mais amigável desde o ponto de vista ambiental e com a máxima compatibilidade com os materiais recicláveis.
Os procedimentos e os meios de separação do tipo mencionado acima que são utilizados atualmente baseiam-se, por um lado, na aplicação de processos químicos e térmicos para módulos de película espessa de silício, como módulos de silício cristalino e, por outro lado, em processos de separação mecânica e química para a reciclagem de módulos de película fina ou módulos de película fina de CdTe.
Por um lado, os módulos fotovoltaicos baseiam-se em wafers de silício que são incorporadas entre duas placas de vidro por laminação de etileno-acetato de vinilo (EVA) e aplicadas com uma moldura adequada, resultando em módulos de película espessa de SI. 0 outro tipo de células fotovoltaicas ou módulos fotovoltaicos é produzido com camadas finas que são aplicadas diretamente às placas de vidro por procedimento de deposição de vapor físico e/ou químico. Estão disponíveis no mercado diferentes variedades de células de película fina, como silício amorfo, silício microcristalino, telureto de cádmio, disselenito de cobre e índio e arsenieto de gálio.
Os procedimentos conhecidos são, portanto, baseados num processo de separação térmica, ou seja, a destruição da ligação de EVA, em conjunto com procedimentos químicos para a limpeza da wafer de silício resultante ou do silício bruto. A desvantagem destes procedimentos é que exigem um alto consumo de energia e são apenas adequados para os módulos de película fina, com limitações.
Outro procedimento conhecido baseia-se, essencialmente, em que o ácido sulfúrico e peróxido de hidrogénio provocam um processo de decapagem que leva à separação do sistema multicamada. A desvantagem é que a utilização de tais substâncias não é compatível desde o ponto de vista ambiental e a separação e concentração dos materiais recicláveis após a decapagem pode exigir procedimentos mais elaborados. A desvantagem de todos os procedimentos conhecidos ê que os materiais serão completamente dissolvidos, devido aos ácidos usados para remover as camadas. Portanto, existe a desvantagem da exigência de procedimentos com um elevado consumo de energia e de materiais, como a eletrólise, para separar estes materiais da solução de decapagem usada, de modo a estarem disponíveis para utilização posterior. 0 pedido de patente europeia N. ° EP 1975 987 (ATMI) refere-se a uma composição com pelo menos um agente de decapagem, pelo menos um tensioativo e pelo menos um solvente orgânico ou água. A composição é adequada para a remoção de pelo menos um material, como camadas de barreira, camadas de fotorresistência e outros revestimentos de um dispositivo microeletrónico. 0 pedido de patente alemã DE 44 07 900 (BASF) ensina um método para a reciclagem de matérias-primas a partir de resíduos finamente triturados de dispositivos magnéticos de gravação, que são feitos a partir de um substrato polimérico e uma camada magnética sobre o mesmo. 0 põ magnético e os materiais de substrato são recobertos por processamento num ambiente alcalino a uma temperatura de entre 60-90 °C. Os resíduos finamente triturados são depois tratados numa solução. A solução compreende fosfatos, tensioativos, bem como complexos dos mesmos com um ou mais solventes orgânicos e/ou água. 0 pó magnético dissociado é separado do substrato por lavagem e/ou sedimentação, ou num separador magnético. 0 pedido de patente internacional N.° WO 2007/111385 (Nippon sheet glass) ensina um meio de separação que compreende um tensioativo com uma tensão superficial predeterminada. 0 meio de separação separa a camada intermédia entre as camadas de vidro num laminado de vidro. Este pedido divulga a separação de camadas de vidro laminado. A camada utilizada para a laminação é destruída através de forças mecânicas e é removida das superfícies do vidro. Elementos de fibra vegetal são utilizados para destruir a camada, em particular são utilizados farelo de arroz e produtos semelhantes. Os elementos laminados são removidos da superfície do vidro devido ao impacto mecânico. 0 vidro é lavado e passado para o processo de reciclagem. 0 farelo com os pedaços de laminado é geralmente incinerado, por exemplo, para recuperação de energia.
Nenhum destes três documentos de patente ensina uma dispersão em nanoescala para a separação de camadas individuais num sistema composto.
Em vista disto, o objetivo da presente invenção consiste em fornecer um meio de separação, um procedimento, uma utilização e uma instalação do tipo mencionado acima que permite a separação de sistemas multicamada, em particular de módulos fotovoltaicos, com uma taxa de reciclagem elevada e de uma forma que é, desde o ponto de vista do processo, comparativamente simples e tão compatível com o meio ambiente quanto possível.
Em relação ao meio de separação, este problema é resolvido por um meio de separação conforme mencionado acima, que é uma dispersão em nanoescala, que é formada a partir de um componente orgânico, um componente aquoso e pelo menos um tensioativo. No âmbito da presente invenção, o termo dispersão em nanoescala é utilizado como um termo coletivo que compreende microemulsões, bem como miniemulsões e refere-se a uma dispersão estável, oticamente isotrópica, que contém dois componentes imiscíveis e é estabilizada por, pelo menos, um componente anfifílico. Com a ajuda do meio de separação de acordo com a invenção, é possível a separação de aderências e revestimentos pela redução das tensões interfaciais entre as fases de materiais colados e revestidos, causando assim a sua separação.
Nos módulos fotovoltaicos, o meio de separação de acordo com a invenção pode, por exemplo, separar a ligação vidro-vidro, que é frequentemente criada usando EVA ou substâncias semelhantes, ou o revestimento de metal precioso e/ou o revestimento semicondutor de módulos de película fina. 0 meio de separação de acordo com a invenção também pode ser utilizado para separar módulos fotovoltaicos nos quais está presente uma ligação vidro-vidro por película de PVB, semelhante aos para-brisas de vidro de automóveis. A vantagem é que as dispersões em nanoescala de acordo com a invenção podem ser produzidas de maneira eficiente do ponto de vista do custo. Estas dispersões também permitem uma separação quase sem perdas e a recuperação de substâncias valiosas que podem, então, ser utilizadas com um lucro. Após a utilização, a vantagem é a possibilidade de processar e reutilizar as dispersões em nanoescala de acordo com a invenção. Em contraste com os procedimentos conhecidos caracterizados pela decapagem em que os materiais recicláveis são dissolvidos, a utilização dos meios de separação permite a separação dos materiais valiosos pelo desprendimento em peças planas, isto é, em unidades macroscópicas, por simples filtração. A utilização da mistura de substâncias de acordo com a invenção como um meio de separação, portanto, não conduz a dissolução química, e sim ao desprendimento de pequenas partes das camadas aderidas, isto é, flocos ou tiras. Finas camadas de metais ou de semicondutores ou de grafite podem ser removidas de camadas de substrato de suporte tal como vidro ou metal, neste caso. Também é possível que camadas finas ligadas, formadas por duas ou mais camadas finas individuais, sejam separadas nas suas camadas individuais. Não há praticamente qualquer perda considerável de material e as frações dos diferentes materiais podem ser separadas da lama ou suspensão em etapas de separação subsequentes. 0 componente orgânico da dispersão em nanoescala é usado para a expansão do plástico, quando utilizado para a separação de sistemas multicamada. 0 componente orgânico de acordo com a invenção também serve para remover quaisquer agentes de adesão presentes no sistema multicamada para auxiliar a separação. A utilização de meios orgânicos para o componente orgânico pode ser muito diferente. A seleção do meio orgânico depende das uniões nos módulos solares e, por fim, também da utilização de agentes de adesão orgânicos nas camadas semicondutoras finas empregues. No âmbito da invenção, o termo componente aquoso significa a soma da água na forma pura e todas as outras partes aquosas que são adicionadas pela adição de outros componentes. Além disso, o aumento da proporção do componente aquoso no meio de separação de acordo com a invenção pode ser devido, em particular, ao teor aquoso contido em soluções aquosas. A proporção do componente aquoso especifica, portanto, o teor de água na mistura geral. A água pode, deste modo, também ser parte de outros componentes adicionados.
Como é conhecido, o tensioativo é utilizado para cobrir as superfícies livres e para utilizar as forças capilares ativas para a formação de superfícies adicionais. Constatou-se que, o ácido cítrico aquoso, em particular, é adequado como componente orgânico no âmbito da invenção.
No âmbito da invenção, é vantajoso que o componente orgânico contenha óleos não solúveis em água e/ou solventes não solúveis em água.
Para continuar a invenção, o componente aquoso tem uma concentração de pelo menos 60 por cento em peso, de preferência cerca de 70 por cento em peso, na dispersão em nanoescala. No âmbito da invenção, concentrações de pelo menos 60 por cento em peso e até 85 por cento em peso, resultaram ser particularmente adequadas.
Na configuração preferida do meio de separação de acordo com a invenção, o tensioativo é escolhido a partir do grupo formado por tensioativos aniónicos, tensioativos não iónicos, tensioativos anfotéricos ou as suas combinações. De acordo com a definição, os tensioativos possuem pelo menos um grupo funcional hidrofílico e um hidrofóbico. Tensioativos aniónicos geralmente têm grupos carboxilato, sulfato ou sulfonato como grupo funcional. Um tensioativo não iónico no âmbito da invenção pode ser em particular, uma cadeia de poliéter, de preferência uma cadeia de alquil-poliéter. Um tensioativo anfotérico pode conter ambos os grupos aniónicos e catiónicos de acordo com a invenção e, portanto, pode comportar-se como um tensioativo aniónico ou catiónico de acordo com o valor de pH ou pode permanecer com característica zwitteriónica, de acordo com a sua estrutura. Tensioativos zwitteriónicos, em geral, têm comportamento independente do valor do pH. No âmbito da invenção, em geral, qualquer combinação de tensioativos não iõnicos, aniónicos e zwitteriónicos é adequada. Em casos específicos, qualquer um dos tensioativos citados também pode ser utilizado como o único componente tensioativo. Foi verificado, no âmbito da invenção, que a adição de um tensioativo aniónico e/ou anfotérico pode aumentar a velocidade de dispersão do meio de separação de acordo com a invenção na interface entre as camadas do sistema muiticamada a ser separado no processo de separação.
De acordo com uma configuração preferida, o meio de separação contém tensioativos aniónicos, tensioativos não iõnicos e tensioativos anfotéricos, ou combinações dos mesmos.
Uma configuração pretende que o tensioativo não iónico na dispersão em nanoescala tenha uma concentração no intervalo de 2 por cento em peso a 12 por cento em peso, em particular de 5 por cento em peso a 9 por cento em peso.
Noutra configuração vantajosa do meio de separação de acordo com a invenção, o tensioativo aniónico e/ou o tensioativo anfotérico tem uma concentração de não mais do que 10 por cento em peso dentro da dispersão em nanoescala, em particular, cerca de 6 por cento em peso.
Para garantir que o tensioativo não iónico seja bem solúvel em água, a execução da invenção pretende que o tensioativo não iõnico tenha um valor de HLB no intervalo de 12 a 13. 0 valor de HLB (equilíbrio hidrofílico-lipofílico) indica quão forte é o equilíbrio entre os grupos-cabeça hidrofílicos e o grupo hidrocarboneto hidrofóbico. Este valor é definido pelo produto do fator 20 com a porção relativa da massa molar da parte hidrofílica da molécula, com a massa molar total.
Noutra configuração do meio de separação de acordo com a invenção, a dispersão em nanoescala também contém um hidrótropo para estabilizar a dispersão. 0 hidrótropo é usado para aumentar as forças capilares ativas dos tensioativos usados para estabilizar a dispersão em nanoescala de acordo com a invenção. 0 hidrótropo serve para melhorar a solubilidade das substâncias orgânicas de acordo com a invenção. Além disso, é capaz de incitar as forças capilares ativas dos tensioativos devido à sua boa interação com o tensioativo ou com os tensioativos na interface de acordo com a invenção, que faz com que a resiliência da dispersão em nanoescala de acordo com a invenção seja aumentada. Por outro lado, as concentrações de tensioativo utilizadas podem ser reduzidas sem afetar o resultado. Isto é vantajoso para os custos de produção do meio de separação de acordo com a invenção. No âmbito da invenção, ácidos amino-fosfónicos ou ácido para-tolueno sulfónico mostraram ser hidrótropos particularmente adequados.
Numa configuração vantajosa do meio de separação, o hidrótropo compreende uma molécula orgânica polar de cadeia curta. No âmbito da invenção, cadeias com um comprimento de até seis ou até cinco átomos de carbono mostraram ser particularmente adequadas. Pode-se alinhar, por exemplo, em interfaces. Além disso, pode interagir vantajosamente com os tensioativos ou quaisquer co tensioativos presentes. A interação dos tensioativos com o hidrótropo causa um aumento das forças capilares ativas que são normalmente responsáveis pela separação.
Em particular, o hidrótropo da configuração da invenção pode compreender um ácido orgânico ou um sal de um ácido orgânico. Moléculas de ácidos orgânicos que, quando usadas como ácidos, geram um valor de pH que depende do ácido orgânico, podem ser usadas preferentemente como hidrótropos. Muitas separações de superfícies duras são facilitadas pelo carácter ácido da microemulsão. Se o processo de separação é particularmente favorecido em meio neutro ou alcalino, podem ser usados, no âmbito da invenção, os sais alcalinos ou sais de amina correspondentes. Entre os sais de amina, podem ser usadas as alcanolaminas dos ácidos orgânicos. As alcanolaminas são, neste caso, também consideradas hidrótropos no âmbito da invenção.
Para facilitar a formação de uma dispersão em nanoescala, no sentido da invenção, a dispersão em nanoescala contém um co tensioativo, na continuação do meio de separação de acordo com a invenção. De preferência, o isobutanol mostrou ser adequado de acordo com a invenção. Em aplicações em que o isobutanol não é adequado para a industrialização devido ao seu ponto de ignição comparativamente baixo, álcoois de cadeia mais longa ou derivados dos mesmos também podem ser utilizados de acordo com a invenção.
Numa configuração especial da invenção, o cotensioativo contém um álcool de cadeia curta, de preferência etil hexanol e/ou alquil mono glicol éter. Álcoois adequados no âmbito da invenção devem ser de certa forma um pouco solúveis em água e, ao mesmo tempo, de certa forma bem solúveis na fase orgânica utilizada. Eles também devem interagir com os tensioativos usados na interface e assim formar uma camada monomolecular líquida cristalina na interface juntamente com os tensioativos. 0 meio de separação de acordo com a invenção pode conter, adicionalmente, um componente básico, em particular NaOH, para aumentar o valor do pH. A solução ao problema dirigida a um procedimento conforme mencionado primeiramente acima é alcançada por tal procedimento no qual o meio de separação é utilizado para remover pelo menos secções de camadas individuais ou de várias camadas do sistema multicamada, de tal maneira que o material das camadas, essencialmente, não é dissolvido por este.
Na configuração do procedimento de acordo com a invenção, o meio de separação é preparado de acordo com uma das reivindicações 1 a 7.
Em contraste com os procedimentos conhecidos para separação em particular de módulos fotovoltaicos, é possível remover especificamente apenas o agente de adesão entre as camadas sem, no entanto, simultaneamente dissolver o material da camada como tal, com o procedimento de acordo com a invenção. A vantagem é que isto, essencialmente, facilita a recuperação posterior dos componentes do sistema multicamada. A taxa de recuperação, portanto, também pode ser melhorada em comparação com a utilização de procedimentos à base de ácidos. A vantagem da invenção torna-se, neste contexto, particularmente evidente em comparação com procedimentos já conhecidos nos quais são utilizados ácidos minerais, uma vez que estes podem ser vantajosamente dispensados nos procedimentos de acordo com a invenção.
Assim, a utilização de meios de separação apropriados pode alcançar uma separação em lâminas desejada das camadas compósitas. Isto requer que as camadas sejam molhadas, em particular os bordos e cantos dos sistemas multicamada, para que o meio de separação penetre entre as camadas para separá-las. Como as camadas não são dissolvidas, mas removidas de acordo com a invenção, a recuperação do material das camadas é particularmente simples. 0 procedimento de acordo com a invenção pode, portanto, ser utilizado vantajosamente em particular para o processamento económico dos módulos fotovoltaicos, células para baterias ou ecrãs.
No âmbito da invenção, é vantajoso que a lavagem seja realizada num recipiente contendo o meio de separação, em particular um recipiente para imersão, pela introdução dos sistemas multicamada a serem separados dentro do recipiente, de preferência com a geração de um movimento relativo entre o meio de separação e o recipiente. Este procedimento, vantajosamente, leva a que o meio de separação seja particularmente bem aplicado à camada de separação a ser removida, para produzir a separação desejada com base nas forças capilares ativas aí existentes. Em particular, podem ser usados vários banhos de imersão com tambores rotativos, por exemplo, como conhecido em galvanoplastia. 0 termo lavagem em particular significa molhar com o meio de separação ou lavar no meio de separação dentro do âmbito da invenção. Em particular, recipientes rotativos também podem ser utilizados no âmbito da invenção.
Se o recipiente tiver a forma de funil na configuração do procedimento de acordo com a invenção, a lavagem pode ser realizada no funil.
Na configuração do procedimento de acordo com a invenção, o recipiente é girado para produzir o movimento relativo. Vantajosamente, isto facilita que o meio de separação de acordo com a invenção entre em contato com a camada de separação a ser removida.
Noutra configuração vantajosa do procedimento de acordo com a invenção, o movimento relativo é produzido por agitação e transporte do meio de separação dentro do recipiente. Em particular, pode ser usado como recipiente um funil com um parafuso. Por um lado, o parafuso é usado para movimentar o meio de separação. Por outro lado, o parafuso também pode efetivar a entrada e a remoção dos sistemas multicamada a serem reciclados.
Noutra configuração preferida do procedimento de acordo com a invenção, o recipiente é submetido a vibrações. Em particular, também pode ser usada uma mesa vibratória em contracorrente para permitir a remoção de partículas. A lavagem pode ser realizada de preferência por um procedimento em contracorrente de acordo com o procedimento de acordo com a invenção. 0 procedimento de acordo com a invenção é melhorado ainda mais se os sistemas multicamada forem triturados mecanicamente e/ou classificados por tamanho antes da lavagem. A trituração serve principalmente para melhorar o desempenho da separação devido a uma maior área de ataque do meio de separação. Adicionalmente, a trituração também torna mais simples a manipulação dos sistemas multicamada a serem processados. De preferência, os sistemas multicamada a serem processados de acordo com a invenção, ou seja, em particular módulos fotovoltaicos ou resíduos de produção, são cortados em pedaços com tamanho aproximado de 10 a 30 cm2. No entanto, também são possíveis outros tamanhos de pedaços, dentro do âmbito da invenção. A trituração pode ser realizada por esmagadores, tais como retalhadores, conforme conhecidos por peritos na especialidade. A classificação por tamanhos também simplifica o manuseio uma vez que, por exemplo, os parafusos podem ser projetados e dimensionados para uma classe de tamanho específico de sistemas multicamada a serem processados. A classificação por tamanho pode ser realizada por peneiração na configuração mais simples de acordo com a invenção. Hã também a vantagem de aumentar a área de ataque do meio de separação se forem produzidos defeitos penetrantes numa ou várias camadas do sistema multicamada numa execução do método de acordo com a invenção. Um defeito pode ser um corte, orifício ou qualquer outro tipo de interrupção do sistema multicamada. Os defeitos podem ser produzidos por raspagem do sistema multicamada antes ou durante o tratamento com o meio de separação. Aquando da raspagem, podem ser interrompidos/danifiçados diferentes números de camadas. Os defeitos podem ser produzidos por agentes mecânicos de corte, decapagem abrasiva a laser, decapagem abrasiva com partículas de arestas vivas, por exemplo, decapagem com areia - flexão, quebra, trituração, moagem. 0 que é decisivo, de acordo com a invenção, é que o defeito seja produzido em pelo menos uma camada do sistema multicamada em que o meio de separação preferencialmente pode penetrar. É possível, mas não é obrigatório, que o substrato portador do sistema multicamada seja dividido para este fim. Substratos revestidos unilateralmente, que não são cobertos com vidro ou película, podem ser raspados.
Numa execução preferida do procedimento de acordo com a invenção, os componentes do sistema multicamada que são separados pela aplicação do meio de separação, são separados do meio de separação carregado com os mesmos em particular por um procedimento de flutuação-deposição, de preferência com separação em componentes não ferrosos, em particular vidro e/ou alumínio, metais preciosos e/ou camadas plásticas. A utilização do procedimento de flutuação-deposição é possível devido à utilização da dispersão em nanoescala de acordo com a invenção. Este procedimento pode ser realizado de forma mais simples e mais barata do que os procedimentos de separação para reciclagem convencionais que se baseiam na separação térmica ou na utilização de ácido. Além dos procedimentos de flutuação-deposição que são mencionados aqui apenas como exemplo, no entanto, todos os outros procedimentos para separação conhecidos pelo perito na especialidade podem ser utilizados dentro do âmbito do procedimento da presente invenção. A película de EVA pode ser recuperada por separação. Molduras de alumínio, tal como são frequentemente utilizadas para a fixação e estabilização de módulos fotovoltaicos, também podem ser recuperadas. Isto não é possível, por exemplo, num processo de separação térmica convencionalmente utilizado, uma vez que a ligação com o EVA será destruída na separação térmica. De acordo com a invenção, a separação também pode compreender filtragem simples para separação dos componentes sólidos do meio de separação que os contém, da maneira mais simples. É vantajoso, no âmbito da invenção, que a separação seja realizada através de um procedimento de filtração, no qual os componentes separados do sistema multicamada são retidos, de preferência, mecanicamente. Por exemplo, um elemento de filtro pode ser utilizado para reter os componentes separados.
Numa execução alternativa do procedimento de acordo com a invenção, a separação pode ser realizada por um procedimento de flutuação por indução de bolhas de ar. Neste procedimento, as partes removidas das camadas que são finas e leves podem ser transportadas por bolhas de ar e, assim, suspensas devido à sua superfície relativamente grande. As partículas mais pesadas, com paredes mais espessas, em contraste, depositam-se no fundo, de modo a ser alcançada a separação. A separação também é possível, no âmbito do procedimento de acordo com a invenção, através da utilização das diferenças das propriedades magnéticas ou elétricas dos materiais a serem separados.
Geralmente, a utilização de uma dispersão em nanoescala de acordo com a invenção é vantajosa para a qualidade dos materiais recicláveis disponíveis. Anteriormente, a fração de vidro do processamento convencional de módulos fotovoltaicos podia ser utilizada apenas em espuma de vidro ou na produção de material de isolamento, por exemplo. 0 procedimento de acordo com a invenção baseado na utilização de um meio de separação de acordo com a invenção sob a forma de uma dispersão em nanoescala, em contraste, permite fornecer vidro de alta qualidade. A compatibilidade ambiental do procedimento de reciclagem de acordo com a invenção é ainda melhorado se o meio de separação for recuperado e reutilizado após a lavagem. As propriedades particulares vantajosas do meio de separação de acordo com a invenção permitem a separação dos sistemas muiticamada de modo que os componentes individuais podem ser facilmente separados e o meio de separação pode, assim, ser reutilizado. A solução ao problema dirigida a uma utilização é alcançada de acordo com a presente invenção, pela utilização de um meio de separação de acordo com uma das reivindicações 1 a 7 para a separação de sistemas multicamada, em particular módulos fotovoltaicos, para fins de reciclagem. Esta utilização do meio de separação em conexão com a separação de sistemas multicamada, tal como módulos fotovoltaicos, proporciona vantajosamente uma reciclagem de módulos fotovoltaicos particularmente compatível do ponto de vista ambiental. Por outro lado, pode ser conseguida uma taxa de reciclagem particularmente elevada. A qualidade dos produtos de reciclagem obtidos também é melhor do que no caso da utilização de ácidos, por exemplo, ácidos minerais em particular, para a separação.
Outra utilização do meio de separação de acordo com a invenção é a sua utilização para a separação de módulos de baterias e acumuladores. Neste caso, foi demonstrado, de acordo com a invenção, que as camadas carbónicas firmemente aderidas se soltam, de forma vantajosa, diretamente das camadas de metal, de modo que se obtêm fragmentos finos, planos das respetivas camadas que podem ser separados com facilidade. Desta maneira os materiais não são essencialmente dissolvidos quimicamente, ou alterados de qualquer outra forma. Em particular, segundo esta utilização de acordo com a invenção, não é necessário utilizar qualquer ácido forte, como ácidos minerais, para obter a remoção pretendida das camadas carbónicas a partir das camadas de metal.
Outra utilização do meio de separação de acordo com a invenção é a sua utilização para a separação de ecrãs planos e displays semelhantes. Neste caso, foi comprovado que o meio de separação de acordo com a invenção é adequado para recuperar plásticos, vidros e semicondutores, por exemplo, para a separação em particular de películas, vidros e semicondutores transparentes, oticamente ativos e outras camadas. A solução ao problema dirigida a uma instalação do tipo conforme primeiramente descrito acima, é alcançada de acordo com a invenção por tal instalação para a realização do procedimento de acordo com as reivindicações 9 a 14 que compreende meios para a produção de defeitos que penetrem numa ou mais camadas do sistema multicamada.
Para alcançar o efeito do meio de separação sobre o sistema multicamada a ser tratado, a instalação de acordo com a invenção pode compreender pelo menos um recipiente, em particular um recipiente para imersão. 0 recipiente é utilizado para reter o meio de separação e os sistemas multicamada a serem processados.
Na execução da instalação de acordo com a invenção, o recipiente contem tambores rotativos para melhorar o contacto do meio de separação com o sistema multicamada a ser separado por rotação.
Noutra execução vantajosa da instalação de acordo com a invenção, são pretendidos agentes de transporte para a produção de um movimento relativo e/ou para a introdução e/ou para a remoção dos sistemas multicamada a serem separados. Especificamente, os agentes de transporte podem ser executados como um ou mais parafusos, de acordo com a invenção.
Se o recipiente na instalação de acordo com a invenção tiver ainda um plano em forma de placa, com meios para aplicação de vibração, o contacto entre o meio de separação e os sistemas multicamada a serem separados pode ser obtido da forma mais vantajosa possível, em particular com a remoção das partículas em contracorrente. A realização do procedimento de acordo com a invenção é vantajosa se os componentes eletrónicos forem primeiramente desmontados manualmente de acordo com a invenção. Esta desmontagem é realizada, de preferência, antes de qualquer outra etapa do procedimento. Em particular a desmontagem deve ser realizada antes de uma etapa de trituração. A invenção é descrita numa forma de realização preferida, com referência ao desenho, com mais detalhes vantajosos sendo obtidos a partir das figuras dos desenhos.
Partes funcionalmente idênticas são fornecidas com os mesmos números de referência. A única figura do desenho mostra em detalhes:
Figura 1: diagrama do processo de uma forma de realização preferida do procedimento de acordo com a invenção para a utilização do meio de separação de acordo com a invenção;
Figura 2: diagrama do processo de outra forma de realização do procedimento de acordo com a invenção para a separação de sistemas multicamada. A Figura 1 mostra um fluxograma que ilustra uma configuração preferida de um método de acordo com a invenção para a separação de sistemas multicamada, em particular de módulos fotovoltaicos, para fins de reciclagem. Módulos com uniões de EVA no compósito vidro-vidro/ vidro -piás tico, possivelmente com moldura, são um material de entrada 1 adequado para o procedimento. Numa etapa 2 a montante do procedimento, quaisquer componentes eletrónicos presentes, como tomadas, são desmontados do material de entrada 1. A etapa 2 a montante do procedimento pode ser realizada num local de trabalho de desmontagem manual. A etapa 3 seguinte inclui uma pré-trituração do material de entrada 1, cujos componentes eletrónicos já foram removidos na etapa 2 a montante do procedimento. A pré-trituração na etapa 3 do procedimento resulta numa maior área de superfície para o ataque das dispersões em nanoescala de acordo com a invenção. Uma das consequências vantajosas é a redução do tempo de processo. Na etapa 4, o material obtido depois da etapa 3 de trituração é submetido a uma classificação por peneiração.
Do mesmo modo, pode ser utilizado como material de entrada 5 um conjunto de módulos sem adesão, como produtos semiacabados. Estes são alimentados a um moinho de martelos 6 e triturados no mesmo. 0 pó produzido na etapa 3 de trituração, ou no moinho de martelos 6 é separado na etapa de extração 7 de preferência com um filtro HEPA (HEPA: filtro de ar de alta eficiência [high efficiency particulate air filter]) em ar filtrado 8 e microparticulas 9.
Como resultado da peneiração, o material de entrada 1 triturado na etapa de trituração 3 ou o material de entrada alternativo 5 moído no moinho de martelos 6 está presente em três tamanhos diferentes, de acordo com o exemplo de execução descrito aqui. A peneiração de acordo com a etapa 4 tem a vantagem de separar o material grosseiro das partículas, que têm propriedades de separação diferentes nos banhos 10, 11, 12. A vantagem da peneiração de acordo com a invenção é que as partículas maiores que são mais fáceis de filtrar podem ser removidas por lavagem do material maior, mais grosseiro. Por outro lado, pequenos fragmentos de vidro com partículas ainda menores necessitam de um esforço de filtração maior. A proporção de 95 % > 5 mm a 5 % < 1 mm também pode ser aplicada. A peneiração de acordo com a etapa 4 é realizado com um tambor simples de acordo com a forma de realização descrita aqui. Após a peneiração 4, podem ser utilizados recipientes de dosagem não ilustrados no diagrama de acordo com a figura 1 para armazenamento temporário e servirão então para encher os banhos 10, 11, 12 para a realização efetiva do procedimento de separação.
Os banhos 10, 11, 12 são preenchidos com fragmentos do material de entrada 1 ou com o material de entrada 5 alternativo até um volume de cerca de 40 %. Os cerca de 60 % restantes do volume de cada banho 10, 11, 12 são preenchidos com dispersões em nanoescala de acordo com a invenção. A dispersão em nanoescala pode ser adequada especif icamente para o material de entrada 1 ou para o material de entrada 5 alternativo para a obtenção de melhores tempos de processo a custos mais baixos. Também é possível, no âmbito da invenção, a utilização de dispersões em nanoescala que podem separar, da mesma forma, módulos fotovoltaicos diferentes dos do tipo acima.
As dispersões em nanoescala de acordo com a invenção são compostas como divulgado na introdução da descrição. Em particular, são preparadas de acordo com uma das seguintes composições, sendo cada uma delas completada com água para totalizar 100%.
ExerriDlo 1
Exemplo 2:
Nas dispersões em nanoescala de acordo com o exemplo 2, NaOH pode ser adicionado para aumentar o valor de pH.
Exemplo 3:
No exemplo 3, o tensioativo aniónico é substituído por um tensioativo anfotérico, em contraste com os exemplos 1 e 2 . ílYPmnl n 4
No exemplo 4, é utilizado um tensioativo aniónico, bem como um tensioativo anfotérico além do tensioativo não iónico.
Uma ou várias das dispersões em nanoescala indicadas agem durante um determinado tempo de exposição que depende das propriedades do material de entrada 1, ou do material de entrada 5 alternativo nos banhos 10, 11, 12. 0 efeito ocorre devido à humidificação abrangente em vários pontos de aplicação onde o meio de separação pode penetrar entre as camadas a serem separadas, mover-se ao longo da interface e dissolver a ligação/adesão aí presente, durante certo tempo. Isto não tem de ocorrer nos recipientes de imersão 11, 12, 13.
Após o processo de separação nos banhos 10, 11, 12, um meio de separação carregado 13 é tratado numa etapa de separação 14. A etapa de separação 14 serve para separar, após o processo de lavagem nos banhos 10, 11 e 12, os componentes separados do material de entrada 1 e do material de entrada 5 alternativo, bem como o meio de separação sob a forma de dispersão em nanoescala. Esta etapa é apenas ilustrada como uma representação esquemática na figura 1. No caso mais simples, uma separação por flutuação-deposição em conjunto com um filtro apropriado é suficiente. As partículas leves no meio de separação carregado com grandes proporções de superfície-volume das camadas removidas podem ser separadas das partículas maiores, mais pesadas, tal como fragmentos de vidro com pequenas proporções de superfície-volume. A separação ocorre por gravidade, pelo comportamento do fluxo e/ou pela tensão superficial. Uma filtração simples também pode ser usada para fins de separação, de acordo com a invenção. As partes restantes, ou seja, principalmente vidro, EVA e alumínio, são separadas nas etapas subsequentes do processo, que também podem ser realizadas em partes subsequentes da instalação. Por exemplo, o EVA pode ser separado através de separação de flutuação-deposição, o vidro por sedimentação no mesmo recipiente, o alumínio por separação dos componentes não ferrosos. Estas etapas podem ser realizadas, cada uma, em partes separadas da instalação ou na mesma parte da instalação.
Como mostrado na figura 1, os metais preciosos 15, película de EVA 16 e separações não ferrosas 17 são separados do meio de separação carregado 13. 0 termo separações não ferrosas 17 significa separações de componentes não ferrosos, como o vidro ou alumínio, no âmbito da presente memória descritiva. Num processo distinto de separação que não está ilustrado em detalhe na figura 1, as separações não ferrosas 17, por sua vez, são novamente separadas nos materiais recicláveis como vidro 18 e a moldura de alumínio 19. Os materiais recicláveis mencionados, isto é, os metais preciosos 15, a película de EVA 16, separações não ferrosas 17, compreendendo vidro 18 e alumínio 19, não são dissolvidos como no caso de procedimentos convencionais, depois do tratamento de acordo com a invenção com uma dispersão em nanoescala de acordo com a invenção. Consequentemente, a separação na etapa 14 é tecnicamente mais simples. A qualidade dos materiais recicláveis resultantes 15, 16, 17, 18, 19 no que diz respeito à sua reutilização também não é limitada pelos processos de reciclagem propriamente ditos.
No caso mais vantajoso, os componentes eletrónicos 20 obtidos na etapa 2 a montante do procedimento, pela desmontagem dos componentes eletrónicos também podem ser enviados para reciclagem.
Após a etapa 2 a montante do procedimento acima, o procedimento de acordo com a invenção pode ser dividido nas três fases essenciais de procedimento seguintes:
Fase I: Pré-trituração e separação por tamanho
Fase II: Lavagem com a dispersão em nanoescala
Fase III: Produção de frações adequadas para reutilização
Deste modo, é sugerido um procedimento, uma instalação para realização do procedimento, um meio de separação e uma utilização do meio de separação de acordo com a invenção, para atingir uma melhor separação de sistemas muiticamada para fins de reciclagem, em particular para melhorar a taxa de recuperação e a qualidade dos materiais reciclados 15, 16, 17, 18, 19. A Figura 2 mostra, esquematicamente, outra execução preferida do procedimento de acordo com a invenção para a separação de sistemas multicamada. Como mostrado no fluxograma esquemático de acordo com a figura 2, o material multicamada 21 a ser separado é alimentado a uma instalação 22 para a separação do material multicamada. 0 material multicamada 21 pode, opcionalmente, ser alimentado a uma etapa preliminar 100 para uma primeira desmontagem. Na etapa preliminar 100, as peças a serem tratadas separadamente, por exemplo, peças que não são feitas de um material multicamada, são retiradas. Na etapa preliminar 100, as peças de materiais multicamada 21 a serem separadas que devem ser submetidas a um tratamento diferente do tratamento do componente principal dos materiais multicamada, devido ao tipo de material multicamada, também podem ser separadas.
Após a etapa preliminar 100, a parte do material multicamada 21 que permanece após a desmontagem é alimentada à outra etapa preliminar 200 para a produção de pontos de ataque. Alternativamente, o material multicamada 21 também pode ser alimentado diretamente à fase preliminar 200 para a produção de pontos de ataque dentro da instalação 1000 para a separação de materiais multicamada. Isto será adequado se a desmontagem não for necessária ou desejada. Na etapa preliminar 200 para a produção de pontos de ataque, são produzidos defeitos que penetram numa ou várias camadas do sistema multicamada para aumentar a área de ataque do meio de separação. Isto pode ser feito pela raspagem do sistema multicamada com agentes mecânicos de corte, por meio de tratamento com decapagem abrasiva a laser, por decapagem abrasiva com partículas com arestas vivas, por exemplo, decapagem com areia, por flexão, esmagamento, trituração, moagem ou outros procedimentos comuns conhecidos pelos peritos na especialidade.
Após a etapa preliminar 200 para a produção de pontos de ataque, o material multicamada 21 a ser processado é alimentado à etapa de armazenamento temporário 250. Na etapa de armazenamento temporário 250, também é possível garantir o fornecimento de material adequado para a etapa de processamento subsequente. Na fase de armazenamento temporário 250, podem ser misturados diferentes produtos para alimentação ao processo.
Da etapa de armazenamento temporário 250 que contém, em particular, recipientes adequados para o armazenamento temporário, o material multicamada 21 a ser processado é alimentado a uma etapa de humidificação 300. Dentro da etapa de humidificação 300, o material multicamada 21 a ser separado é humedecido com o meio de separação de acordo com a invenção. Isto é feito de preferência num banho de imersão contendo o meio de separação ou na forma de uma pista de aspersão.
Após a etapa de humidif icação 300, o material multicamada 21 a ser separado passa para uma etapa de separação 400. Nesta etapa de separação 400, o material das camadas separado em lâminas durante a etapa de humidificação 300 é separado a partir de um material de substrato como parte do material multicamada 21 e recolhido pelo meio de separação de acordo com a invenção, sem ser dissolvido neste. 0 processo pode ser facilitado pela circulação do meio de separação de acordo com a invenção. Isto é indicado pelas setas entre as etapas 300 e 400 na figura 2. A seguir à etapa de separação 400 há uma etapa de separação 500. Durante a etapa de separação 500, fragmentos das camadas recolhidos pelo meio de separação de acordo com a invenção na etapa de separação 400 são separados por um procedimento adequado. Isto pode ser realizado por suspensão no fluxo de bolhas de ar de acordo com um procedimento de flutuação, flutuação-deposição ou filtração. A etapa de separação 500 é seguida por uma etapa de fragmentação 600, na qual os fragmentos das camadas separados durante a fase de separação 400 e separados do meio de separação líquido de acordo com a invenção na etapa de separação 500 são fragmentados em diferentes frações de material.
Após a etapa de fragmentação 6 00, as frações individuais de materiais a, b e c são refinadas ainda mais numa etapa de pós-tratamento 700. A refinação das frações individuais de materiais a, b, c pode, por exemplo, compreender a quebra, limpeza ou processamento químico ou físico.
Por último, as frações de material a, b, c refinadas no âmbito da etapa de pós-tratamento 700 são alimentadas a uma etapa de embalagem 800 e embaladas para utilização em separado.
LISTA DE NÚMEROS DE REFERÊNCIA 1 Material de entrada 2 Etapa a montante do procedimento 3 Etapa de trituração 4 Peneiração 5 Material de entrada alternativo 6 Moinho de martelos 7 Etapa de extração 8 Ar filtrado 9 Micropartículas 10 Banho 11 Banho 12 Banho 13 Meio de separação carregado 14 Etapa de separação 15 Metais preciosos
16 Película de EVA 17 Separações não ferrosas 18 Vidro 19 Moldura de alumínio 20 Componentes eletrónicos I Fase I do método II Fase II do método III Fase III do Método 21 Material multicamada 22 Instalação para separação de material multicamada 100 Etapa preliminar de desmontagem 200 Etapa preliminar de produção de pontos de ataque 250 Etapa de armazenamento intermediário 300 Etapa de humidificação 400 Etapa de separação 500 Etapa de separação 600 Etapa de fragmentação 700 Etapa de pós-tratamento 800 Etapa de embalagem
DOCUMENTOS REFERIDOS NA DESCRIÇÃO
Esta lista de documentos referidos pelo autor do presente pedido de patente foi elaborada apenas para informação do leitor. Não é parte integrante do documento de patente europeia. Não obstante o cuidado na sua elaboração, ο IEP não assume qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões.
Documentos de patente referidos na descrição • EP 1975987 A, ATMI [0011] • DE 4407900, BASF [0012] • WO 2007111385 A, Nippon Sheet Glass [0013]
Claims (15)
1. Uma utilização de um meio de separação para separar um sistema multicamada (1, 5) com a finalidade de reciclagem, em que o meio de separação é uma dispersão em nanoescala formada a partir de um componente orgânico, um componente aquoso e pelo menos um tensioativo.
2. A utilização de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por o tensioativo ser selecionado a partir do grupo formado por tensioativos aniónicos, tensioativos não iónicos, tensioativos anfotéricos, ou combinações dos mesmos.
3. A utilização de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada por o meio de separação conter pelo menos um tensioativo aniónico e um ou mais tensioativos selecionados a partir do grupo formado por tensioativos não iónicos ou tensioativos anfotéricos.
4. A utilização de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por a dispersão em nanoescala conter adicionalmente um hidrótropo para estabilização da dispersão.
5. A utilização de acordo com a reivindicação 4, caracterizada por o hidrótropo compreender uma molécula orgânica polar de cadeia curta, um ácido orgânico ou um sal de um ácido orgânico.
6. A utilização de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada por a dispersão em nanoescala conter um cotensioativo e, preferentemente, um álcool de cadeia curta.
7. A utilização de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada por o componente aquoso ter na dispersão em nanoescala uma concentração de pelo menos 60 % em peso e, preferentemente, 70 % em peso,
8. Um método para a separação de sistemas multicamada (1, 5) para a finalidade de reciclagem, compreendendo: uma lavagem com um meio de separação para separação através do meio de separação de pelo menos partes de camadas individuais ou múltiplas do sistema multicamada, em que o material das camadas substancialmente não passa para solução, e o meio de separação é uma dispersão em nanoescala que é formada a partir de um componente orgânico, um componente aquoso e pelo menos um tensioativo.
9. 0 método de acordo com a reivindicação 8, em que a lavagem é realizada num recipiente (11, 12, 13) contendo o meio de separação, através da introdução no recipiente (11, 12, 13) dos sistemas multicamada a serem separados, em que preferentemente é gerado um movimento relativo entre o meio de separação e o recipiente (11, 12, 13) .
10. 0 método de acordo com uma das reivindicações 8 ou 9, caracterizado por os sistemas multicamada serem mecanicamente triturados antes de ser realizada a lavagem e/ou uma classificação por tamanho (4).
11. 0 método de acordo com a reivindicação 8 a 10, caracterizado por uma separação (14) de componentes separados do sistema multicamada ser realizada depois da lavagem.
12. 0 método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a separação (14) ser realizada por um método de filtração retendo, preferentemente, de forma mecânica os componentes separados do sistema multicamada.
13. 0 método de acordo com uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado por, depois da lavagem, o meio de separação ser recuperado e reutilizado.
14. Um sistema para a realização do método de acordo com uma das reivindicações 8 a 13, que compreende pelo menos um recipiente (10, 11, 12) para receber os sistemas multicamada (1, 5) a serem separados e um meio de separação, em que o meio de separação é uma dispersão em nanoescala, que é formada por um componente orgânico, um componente aquoso e pelo menos um tensioativo.
15. 0 sistema de acordo com a reivindicação 14, que compreende adicionalmente uma unidade de separação (14).
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