title: Υδροθερμική εκχύλιση αργύρου από μονοκρυσταλλικά φωτοβολταϊκά πάνελς
title: Hydrothermal leaching of silver from mono-crystalline photovoltaic panels
Creators: name: Καλογερακης Γεωργιος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2023

description: Το φαινόμενο της κλιματικής αλλαγής, το οποίο κλιμακώνεται δραστικά με το πέρασμα του χρόνου, ώθησε την κοινωνία στην αναζήτηση μεθόδων παραγωγής ενέργειας πιο φιλικές προς το περιβάλλον. Στον όρο Πράσινη Ενέργεια (ΠΕ), συγκαταλέγεται η  εκμεταλλεύσιμη ενέργεια που προέρχεται από φυσικές διαδικασίες, δηλαδή από Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) και δεν τροφοδοτείται από τη χρήση πηγών ορυκτών καυσίμων. Αυτή η μετάβαση στην παραγωγή ενέργειας, είχε ως αποτέλεσμα, μετά το 2000, να υπάρξει μια ραγδαία αύξηση στην εγκατάσταση φωτοβολταϊκών πάνελς πρώτης γενιάς. Δεδομένου ότι η διάρκεια ζωής του φωτοβολταϊκού πάνελ υπολογίζεται κατά μέσο όρο στα 20 με 25 χρόνια, αναμένεται στα επόμενα χρόνια η δημιουργία μεγάλου όγκου φωτοβολταϊκών πλαισίων, ο οποίος χρήζει επεξεργασία. Ακολουθώντας τα πρότυπα της κυκλικής οικονομίας, η ανακύκλωση υλικών από τα φωτοβολταϊκά απόβλητα, τα οποία περιέχουν μεγάλο αριθμό μεταλλικών στοιχείων συμπεριλαμβανομένων και των μεταλλικών στοιχείων που εντάσσονται στην κατηγορία των σπάνιων γαιών, κρίνεται απαραίτητη. Η ανακύκλωση υλικών από φωτοβολταϊκά πάνελς, αποτελεί μια ιδιαίτερα περίπλοκη διαδικασία, δεδομένου του μεγάλου αριθμού των επί μέρους συστατικών. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στην ποιοτική και όχι ποσοτική ανακύκλωση, αναφορικά με την σπανιότητα ορισμένων μετάλλων, αλλά και στην οικονομική τους σημασία προκειμένου η ανακύκλωση φωτοβολταϊκών πάνελ να θεωρηθεί μια βιώσιμη διαδικασία. Ένα από τα κύρια μέταλλα που εμπεριέχονται σε ένα φωτοβολταϊκό είναι ο άργυρος (Ag), ο οποίος βρίσκει ευρεία χρήση σε διάφορες πτυχές της καθημερινότητας. Στην συγκεκριμένη εργασία βελτιστοποιήθηκαν οι πειραματικές συνθήκες για την εκχύλιση όσο το δυνατόν μεγαλύτερων ποσοτήτων αργύρου με υδροθερμική επεξεργασία. Εφαρμόστηκαν 6 παράγοντες για την εύρεση των βέλτιστων συνθηκών: 1) Συγκέντρωση νιτρικού οξέος (ΗΝΟ3), 2) Θερμοκρασία, 3) Αναλογία υγρού – στερεού, 4) Χρόνος παραμονής, 5) Αλεσμένο / μη αλεσμένο υλικό, και 6) Ανάδευση. Η πειραματική διαδικασία που ακολουθήθηκε έχει ως εξής : 1) Χαρακτηρισμός φωτοβολταϊκού απόβλητου, 2) Προεπεξεργασία φωτοβολταϊκού πάνελ, 3) Θερμική επεξεργασία, 4) Διαχωρισμός των στοιχείων του φωτοβολταϊκά πλαισίου, 5) Κονιορτοποίηση δειγμάτων, 6) Υδροθερμική επεξεργασία, 7) Φυγοκέντριση δειγμάτων και 8) Ανάλυση στοιχείων σε ICP-MS. Οι βέλτιστες συνθήκες με χρήση των 5 πρώτων  παραγόντων είναι οι εξής : 1.5 Ν, 120 οC, 120 min, 10/1 αναλογία υγρού – στερεού (L/S) , αλεσμένο δείγμα, με ποσοστό ανάκτησης 81.94%. Με την χρήση και των 6 παραγόντων οι βέλτιστες συνθήκες είναι οι εξής: 2 Ν, 45 οC, 1440 min, 10/1 αναλογία υγρού-στερεού (L/S) , αλεσμένο δείγμα και ανάδευση με ταχύτητα 200 rpm κατέδειξαν ποσοστό ανάκτησης αργύρου 100%.
description: This study explores the need for more environmentally friendly energy production methods due to the ever-increasing effects of climate change. Green energy (GE), which encompasses all energy produced from renewable sources (RES), has led to a surge in photovoltaic (PV) panel installations, especially after the 2000s. However, this transition to green energy will result in significant volumes of PV waste, due to the estimated lifespan of PV at around 20-25 years, requiring appropriate treatment and processing of spent materials. Recycling PV unit is particularly challenging due to the numerous components of the panel, including several metallic elements, including rare earth elements. This thesis focuses on the optimal experimental parameters for extracting silver (Ag) from PV waste using the hydrothermal method. The six parameters analyzed are : 1) Concentration of nitric acid (HNO3), 2) Temperature, 3) Liquid/Solid ratio, 4) Stirring, 5) Residence time and 6) milled/not milled waste. The experimental procedure involves : 1) PV waste classification, 2) Pre-treatment, 3) Individual component separation, 4) Hydrothermal treatment, 5) Pulverization of samples, 6) Centrifugation and Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS) analysis. Overall, this report emphasizes the importance of designing a qualitative process for PV waste recycling that considers the rarity of some metals and the economic potential to ensure the sustainability of the process. Considering the five parameters mentioned above, was found that 1.5 Ν, 120 °C, 120 minutes, a L/S ratio of 10/1, and a pulverized sample resulting in an extraction efficiency of 81.94%. On the other hand, the utilization of all six parameters, the optimized conditions were 2 Ν, 45 °C, 1440 minutes, a L/S ratio of 10/1, pulverized sample, and stirring at a speed of 200 rpm, resulted in extraction efficiency of Ag at 100%.