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La toxicidad del telururo de cadmio en el medio ambiente: ¿qué la hace tan preocupante?
El telururo de cadmio (CdTe) es un compuesto cristalino estable formado por cadmio y telurio. Se utiliza principalmente como material semiconductor en células fotovoltaicas (PV) de telururo de cadmio y tiene aplicaciones en ventanas ópticas infrarrojas. El CdTe a menudo se intercala con sulfuro de cadmio para formar una célula solar con unión p-n. Debido a su uso generalizado en la tecnología solar, el CdTe ha suscitado preocupaciones sobre su toxicidad e impacto ambiental. Este artículo explorará en profundidad las propiedades fisicoquímicas, las aplicaciones y la evaluación de la toxicidad del telururo de cadmio.
Aplicación y demanda del CdTe
El telururo de cadmio se utiliza ampliamente en células solares de película delgada y representa aproximadamente el 8% de todas las células solares instaladas en 2011. Las células solares de película delgada de CdTe son uno de los tipos de menor costo, aunque las comparaciones de los costos de instalación dependen del tamaño de la instalación y de muchos otros factores, y pueden variar drásticamente de un año a otro.
En 2011, se produjeron aproximadamente 2 GWp de células solares de CdTe en todo el mundo, y el mercado estuvo dominado por First Solar.
Además, el CdTe se puede alear con mercurio para fabricar HgCdTe, un material versátil de detección infrarroja, mientras que el CdTe aleado con pequeñas cantidades de zinc forma CdZnTe, un excelente detector de rayos X y rayos gamma de estado sólido. El CdTe también se utiliza como material óptico, para su uso en ventanas y lentes ópticas, y se ha demostrado que proporciona un buen rendimiento en un amplio rango de temperaturas.
Propiedades físicas y químicas del telururo de cadmioLas propiedades físicas del telururo de cadmio incluyen su bajo coeficiente de expansión térmica (5,9×10−6/K) y su alto punto de fusión (hasta 1041 °C). El CdTe es insoluble en agua y tiene buena estabilidad debido a su alto punto de fusión e insolubilidad. Se puede utilizar como material óptico, especialmente en la región infrarroja.
El CdTe tiene una presión de vapor de cero en condiciones atmosféricas, lo que lo hace más estable en aplicaciones prácticas.Evaluación de toxicidad
Si bien el cadmio en sí es una sustancia tóxica, las propiedades tóxicas del CdTe son completamente diferentes a las de sus elementos constituyentes. El CdTe muestra un riesgo bajo de toxicidad aguda por inhalación, oral y acuática. Se ha reducido su índice de toxicidad en caso de contacto con la piel o ingestión. Según la Agencia Europea de Sustancias y Mezclas Químicas (ECHA), el telururo de cadmio ya no está clasificado como sustancia peligrosa.
Como señaló un documento de los Institutos Nacionales de Salud de 2003, el CdTe tiene potencial para un uso generalizado en la producción de energía fotovoltaica, y se necesitan urgentemente estudios toxicológicos exhaustivos sobre su exposición a largo plazo.
A pesar de ello, la Agencia Europea de Sustancias Químicas todavía clasifica el CdTe como una sustancia persistentemente tóxica para la vida acuática. Esto plantea importantes preocupaciones sobre los efectos del telururo de cadmio sobre el medio ambiente y la salud humana. Lo que todo el mundo debe comprender es que no se pueden ignorar las posibles consecuencias del uso a largo plazo de dichos materiales.
Perspectivas de mercado y futuro
Actualmente, el coste de las materias primas cadmio y telurio para la fabricación de células solares de CdTe representa sólo una pequeña parte del coste de producción. Sin embargo, el telurio es un elemento relativamente raro, que se encuentra en la corteza terrestre en niveles de sólo 1 a 5 ppm. Según las previsiones, con la mejora del uso de materiales y el desarrollo de sistemas de reciclaje, en 2038 la industria fotovoltaica de CdTe dependerá enteramente de recursos de telurio en módulos reciclados.
El reciclaje de CdTe PV agregará importantes recursos secundarios hasta 2050, lo que a su vez respaldará el crecimiento continuo de la energía renovable.
En general, las aplicaciones y las perspectivas de mercado del telururo de cadmio están llenas de potencial, pero sus efectos tóxicos a largo plazo aún requieren más estudios. Por lo tanto, cuando exploramos la amplia aplicación del telururo de cadmio, deberíamos pensar en cómo podemos equilibrar mejor la relación entre el desarrollo tecnológico y la protección del medio ambiente mientras buscamos energías renovables.
