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A toxicidade do telureto de cádmio no meio ambiente: o que a torna tão preocupante?
Telureto de cádmio (CdTe) é um composto cristalino estável formado a partir de cádmio e telúrio. É usado principalmente como material semicondutor em células fotovoltaicas (PV) de telureto de cádmio e tem aplicações em janelas ópticas infravermelhas. O CdTe é frequentemente intercalado com sulfeto de cádmio para formar células solares de junção pn. Devido ao seu uso generalizado na tecnologia solar, o CdTe levantou preocupações sobre a sua toxicidade e impacto ambiental. Este artigo fornecerá uma visão aprofundada das propriedades físico-químicas, aplicações e avaliação de toxicidade do telureto de cádmio.
Aplicações e requisitos do CdTe
O telureto de cádmio é amplamente utilizado em células solares de película fina e foi estimado em aproximadamente 8% de todas as células solares instaladas em 2011. As células solares de película fina de CdTe são um dos tipos de custo mais baixo, embora as comparações de custos de instalação dependam do tamanho da instalação e de vários outros fatores, e possam variar drasticamente de ano para ano.
Em 2011, aproximadamente 2 GWp de células solares de CdTe foram produzidos globalmente, com o mercado dominado pela First Solar.
Além disso, o CdTe pode ser ligado ao mercúrio para criar um material multifuncional de detecção infravermelha HgCdTe, enquanto a liga do CdTe com uma pequena quantidade de zinco forma um excelente detector de raios X e raios gama de estado sólido CdZnTe. O CdTe também é usado como material óptico, em janelas e lentes ópticas, e provou fornecer bom desempenho em uma ampla faixa de temperatura.
Propriedades físicas e químicas do telureto de cádmio
As propriedades físicas do telureto de cádmio incluem seu baixo coeficiente de expansão térmica (5,9×10−6/K) e alto ponto de fusão (até 1041°C). O CdTe é insolúvel em água e possui boa estabilidade, graças ao seu alto ponto de fusão e insolubilidade. Pode ser utilizado como material óptico, principalmente na região do infravermelho.
A pressão de vapor do CdTe sob condições atmosféricas é zero, o que o torna mais estável em aplicações práticas.
Avaliação de toxicidade
Embora o próprio cádmio seja uma substância tóxica, as propriedades tóxicas do CdTe são completamente diferentes das dos seus elementos constituintes. O CdTe apresenta baixo risco de toxicidade aguda por inalação, oral e aquática. Sua classificação de toxicidade foi reduzida por contato com a pele ou ingestão. De acordo com a Agência Europeia dos Produtos Químicos (ECHA), o telureto de cádmio já não é classificado como uma substância perigosa.
Como observou um documento do Instituto Nacional de Saúde de 2003, o CdTe tem potencial para ser amplamente utilizado na produção de energia fotovoltaica, e é urgentemente necessário um estudo toxicológico completo da exposição a longo prazo.
Apesar disso, a Agência Europeia dos Produtos Químicos ainda lista o CdTe como uma substância persistentemente tóxica para a vida aquática. Isto levanta grandes preocupações sobre os impactos ambientais e na saúde humana do telureto de cádmio. O que todos na CAB precisam compreender é que as consequências potenciais do uso a longo prazo de tais materiais não podem ser ignoradas.
Perspectivas futuras e de mercado
Atualmente, o custo do cádmio e do telúrio, matérias-primas para a fabricação de células solares de CdTe, representa apenas uma pequena fração do custo de produção. No entanto, o telúrio é um elemento relativamente raro, encontrado em apenas 1-5 ppm na crosta terrestre. De acordo com as previsões, com a melhoria da utilização de materiais e o desenvolvimento de sistemas de reciclagem, até 2038, a indústria fotovoltaica de CdTe deverá depender totalmente de recursos de telúrio em módulos reciclados.
Até 2050, a reciclagem fotovoltaica do CdTe adicionará recursos secundários significativos, que por sua vez apoiarão o crescimento contínuo das energias renováveis.
No geral, a aplicação e as perspectivas de mercado do telureto de cádmio estão cheias de potencial, mas os seus efeitos tóxicos a longo prazo ainda requerem mais estudos. Portanto, quando exploramos a ampla gama de aplicações do telureto de cádmio, devemos pensar: Como podemos equilibrar melhor a relação entre o desenvolvimento tecnológico e a proteção ambiental, ao mesmo tempo que buscamos energias renováveis?
