Επίδραση οργανικών διαλυτών στην εκχύλιση πολύτιμων στοιχείων από φωτοβολταϊκά πάνελΕπίδραση οργανικών διαλυτών στην εκχύλιση πολύτιμων στοιχείων από φωτοβολταϊκά πάνελEffect of organic solvents on the leaching of valuable elements from photovoltaic panels Διπλωματική Εργασία Diploma Work 2025-07-222025elΗ αύξηση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής έχει επιταχύνει τη μετάβαση σε φιλικές προς το περιβάλλον μορφές ενέργειας, με τις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) να αποτελούν κεντρικό άξονα στη στρατηγική ενεργειακής πολιτικής. Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από φωτοβολταϊκά (Φ/Β) συστήματα γνώρισε ραγδαία ανάπτυξη μετά το 2000, οδηγώντας σε μαζική εγκατάσταση πάνελ πρώτης γενιάς, κυρίως βασισμένων σε μονοκρυσταλλικό και πολυκρυσταλλικό πυρίτιο. Δεδομένης της μέσης διάρκειας ζωής ενός πάνελ (20–25 έτη), αναμένεται τις επόμενες δεκαετίες σημαντικός όγκος φωτοβολταϊκών αποβλήτων, γεγονός που καθιστά αναγκαία την εφαρμογή τεχνολογιών ανακύκλωσης σύμφωνα με τις αρχές της κυκλικής οικονομίας. Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στη μελέτη της υδροθερμικής εκχύλισης αργύρου (Ag) από απόβλητα Φ/Β πάνελ πυριτίου, με τη χρήση ήπιου οργανικού οξέος, συγκεκριμένα οξαλικού οξέος (OA). Ο άργυρος, αν και σε μικρή περιεκτικότητα, αποτελεί πολύτιμο μέταλλο για την οικονομική βιωσιμότητα της ανακύκλωσης Φ/Β, λόγω της υψηλής αγοραστικής του αξίας. Η πειραματική διαδικασία περιέλαβε αρχικά θερμική και χημική προεπεξεργασία των κυψελών (αφαίρεση προστατευτικών στρωμάτων EVA και αλουμινίου), ακολουθούμενη από υδροθερμική εκχύλιση υπό ελεγχόμενες συνθήκες. Οι βασικές παράμετροι που εξετάστηκαν ήταν η συγκέντρωση του οξαλικού οξέος (1–2 M), η θερμοκρασία (150–210 °C) και ο χρόνος παραμονής (60–150 min), ενώ η αναλογία υγρού προς στερεό (L/S) διατηρήθηκε σταθερή στα 30:1 ml/g. Η βελτιστοποίηση των παραμέτρων έγινε με χρήση της μεθόδου απόκρισης επιφάνειας (Response Surface Methodology - RSM) και πειραματικού σχεδιασμού Box–Behnken. Τα αποτελέσματα ανέδειξαν τη συγκέντρωση ως τον καθοριστικότερο παράγοντα στην απόδοση της εκχύλισης, ενώ υψηλές θερμοκρασίες ενίσχυσαν σημαντικά την αποτελεσματικότητα της διαδικασίας. Οι βέλτιστες συνθήκες εκχύλισης ήταν θερμοκρασία 210 °C, 1 M συγκέντρωση και χρόνος παραμονής 60 min, επιτυγχάνοντας υψηλές αποδόσεις ανάκτησης Ag. Συγκριτικά, η εκχύλιση με ισχυρό ανόργανο οξύ (65% HNO3) εμφάνισε σαφώς υψηλότερη αποδοτικότητα, υποδεικνύοντας την ανάγκη περαιτέρω βελτιστοποίησης φιλικών προς το περιβάλλον μεθόδων. Συνολικά, η προσέγγιση αυτή συμβάλλει στην ανάπτυξη πράσινων τεχνολογιών ανάκτησης κρίσιμων μετάλλων από Φ/Β απόβλητα, ενισχύοντας τη βιωσιμότητα και την αποδοτικότητα του κύκλου ζωής των ΑΠΕ. The rapid intensification of climate change has accelerated the transition toward environmentally friendly energy sources, with Renewable Energy Sources (RES) becoming a central pillar of energy transition strategies. Since 2000, electricity generation from photovoltaic (PV) systems has experienced significant growth, resulting in the widespread installation of first-generation panels, primarily based on monocrystalline and polycrystalline silicon. Given the average service life of a PV panel (20–25 years), a considerable volume of PV waste is expected in the coming decades, highlighting the urgent need for recycling technologies aligned with circular economy principles. This thesis focuses on the hydrothermal leaching of silver (Ag) from silicon-based end-of-life PV panels, using a mild organic acid, specifically oxalic acid (OA). Despite its low concentration in PV cells, silver is a valuable metal with high market value, which renders its recovery economically important. The experimental procedure included initial thermal and chemical pretreatment of the cells (removal of EVA and aluminum layers), followed by hydrothermal leaching under controlled conditions. The main parameters investigated were oxalic acid concentration (1–2 M), temperature (150–210 °C), and residence time (60–150 min), while the liquid-to-solid (L/S) ratio was kept constant at 30:1 ml/g. Process optimization was performed using Response Surface Methodology (RSM) with a Box–Behnken experimental design. Results indicated that acid concentration was the most influential factor in Ag recovery, while elevated temperatures further enhanced the leaching efficiency. Optimal leaching conditions were determined as 210 °C, 1 M OA, and a reaction time of 60 min, achieving high silver recovery yields. In comparison, leaching with strong inorganic acid (65% HNO₃) exhibited significantly higher efficiency, underscoring the need for further optimization of environmentally benign methods. Overall, this approach contributes to the development of green technologies for the recovery of critical metals from PV waste, promoting the sustainability and efficiency of RES life cycles.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/Πολυτεχνείο Κρήτης::Σχολή Χημικών Μηχανικών και Μηχανικών ΠεριβάλλοντοςKatsifou_Anastasia_Dip_2025.pdfChania [Greece]Library of TUC2025-07-22application/pdf2.5 MBfree Katsifou Anastasia Κατσιφου Αναστασια Giannis Apostolos Γιαννης Αποστολος Gournis Dimitrios Γουρνης Δημητριος Kastanaki Eleni Καστανακη Ελενη Πολυτεχνείο Κρήτης Technical University of Crete Οξαλικό οξύ Οργανικά οξέα Υδροθερμική εκχύλιση Φωτοβολταϊκά πάνελ