Una propuesta imaginativa para acabar con toda la basura electrónica del mundo

Una propuesta rompedora para terminar con la basura electrónica y rentabilizar su uso  

José Manuel Torralba, IMDEA MATERIALES; Alberto Meza, IMDEA y Damien Tourret, IMDEA

Aunque las cantidades de metales preciosos como el oro en la basura electrónica son muy pequeñas (del orden de 300 gramos por tonelada), para conseguir un kilo de oro bastan entre tres y cuatro toneladas de smartphones, frente a las 200 toneladas que requiere tratar un mineral de oro (normalmente con leyes de partes por millón). Parece que merece la pena reciclar toda la basura del mundo, ¿no?

Sin embargo, de las 53,6 millones de toneladas de residuos electrónicos que se generaron en 2019 (para 2030 se esperan 77,4 t) solo se recicló el 17,4 %. El resto se abandona, y nos ahoga.

Tenemos una propuesta imaginativa para reciclar y utilizar de forma rentable el conjunto de metales de la basura electrónica. No es un disparate ni un delirio, es atar cabos con el conocimiento científico que tenemos, y apostar por revolucionar el futuro desde hoy.

El tesoro enterrado en la basura electrónica

Entre el 30 y el 32 % en peso de la basura electrónica son metales. Resulta que tenemos a mano un gran supermercado de metales, incluyendo las preciadas tierras raras.

El conjunto de metales que contienen muchos tipos de basura podríamos decir que son superaleaciones base cobre, niquel o hierro. Y en muchas hay metales muy apreciados como el aluminio, el litio, el cobalto y el silicio, sin olvidar las mencionadas tierras raras y el oro.

La siguiente tabla muestra el porcentaje de metales en distintos aparatos electrónicos. Por hacernos una idea de lo que se pierde cuando enterramos nuestra CPU, el móvil o una batería de litio.

Composiciones químicas de distintos tipos de basura electrónica en función de su origen (% en peso). Sciencedirect

En un continente como Europa, donde tenemos una regulación de metales críticos y estratégicos tan severa, e importamos la mayoría de los que consumimos de países africanos, Sudamérica, China o Rusia, ¿cómo es posible que no aprovechemos al máximo esta mina que tenemos en la basura electrónica?

Solo interesa el cobre, el aluminio, el níquel y el oro

La respuesta está en que las empresas interesadas en el reciclaje de la basura electrónica focalizan su actividad en la recuperación de los metales más preciados. Es decir, hacen una recuperación selectiva: solo recuperan cobre, níquel, aluminio y, por supuesto, oro, despreciando el resto.

Si quisiéramos reciclar el resto de los metales, habría que ir uno por uno también mediante reciclado selectivo, algo que es caro y complejo. Y normalmente no compensa el coste.

Eso sin contar que los procesos de extracción, normalmente por lixiviación, no son medioambientalmente muy amigables.

Un proceso típico de recuperación de basura electrónica (por ejemplo, de circuitos impresos) conlleva, una vez separada la parte metálica, una operación para separar el hierro (por separación magnética), una lixiviación para separar el cobre, otra más para los metales preciosos y en el mejor de los casos, una más para el níquel. Y el resto de metales minoritarios se desecha.

Por todo esto en el reciclado de la basura electrónica se desaprovecha la práctica totalidad del valor potencial que alberga.

La propuesta imaginativa: todos a la vez

¿Y si los recuperamos todos a la vez?

La separación del conjunto total de metales de una fuente determinada de basura electrónica llevaría consigo una única operación de lixiviación (dos, en el caso de querer separar además algún metal de alto valor como el oro) y se aprovecharía la totalidad de metales presentes en los residuos. De una manera más rápida y barata, recuperaríamos la totalidad de los metales.

Pero ¿por qué no se hace?

La respuesta a día de hoy es: porque el material resultante de un reciclaje conjunto no sirve para nada, o sirve para muy poco. Conseguiríamos una aleación compleja, pero sin una aplicación práctica concreta. Pero eso es solo a día de hoy. Avancemos.

Recientemente hemos publicado un trabajo en Intermetallics que demuestra que, mezclando aleaciones equivalentes a las que se encuentran en la basura electrónica (si se recuperaran en su totalidad) y en las proporciones adecuadas, se pueden fabricar aleaciones de alta entropía de altas prestaciones. Esto… ¿es bueno? Lo es, es muy bueno.

El material del futuro: aleaciones de alta entropía

Los materiales resultantes, las aleaciones de alta entropía, pueden competir con las mejores aleaciones ya conocidas en ámbitos como la alta temperatura, las propiedades magnéticas, el almacenamiento de hidrógeno, etc. Se perfilan como el material del futuro, y se están invirtiendo cuantiosos fondos en investigarlas.

Pueden suponer un salto cuantitativo importante en muy distintas aplicaciones (desde magnéticas hasta estructurales), pero el uso excesivo de metales críticos y estratégicos para desarrollarlas está frenando su implantación industrial. Con el desarrollo de esta idea, tendríamos un doble éxito: reciclaríamos toda la basura electrónica e impulsaríamos las prometedoras aleaciones de alta entropía.

Resumen del proceso de reciclado para conseguir aleaciones de alta entropía. Sciencedirect

La cuadratura del círculo

No sin la industria.

Haría falta generar un mercado que pudiera consumir las aleaciones extraídas de la basura electrónica, con todos sus elementos a la vez. Esto implicaría, además, que el reciclado sería más rentable, ya que una extracción total de todos los metales es más sencilla y barata que la recuperación selectiva de uno o varios metales.

Es muy difícil que un fabricante de productos en serie pueda comprometerse con una aleación que requiere de uno o varios metales de los que no puede garantizar el suministro permanente. Sin embargo, usando la basura electrónica como fuente, habríamos resuelto este problema.

Por un lado, resolvemos un problema de escala mundial mediante un proceso de reciclado más barato y eficiente y, por otro, empujamos el desarrollo de aleaciones de muy altas prestaciones (las aleaciones de alta entropía) sin la necesidad de depender del suministro de metales críticos o estratégicos: la cuadratura del círculo.

José Manuel Torralba, Catedrático de la Universidad Carlos III de Madrid, IMDEA MATERIALES; Alberto Meza, Investigador postdoctoral, IMDEA y Damien Tourret, Researcher in Materials Science & Engineering, IMDEA

Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.