Blog

May 07, 2024

Los científicos diseñan un molinillo para resolver el problema de E

Foto: Siddharth Kankaria/Research Matters ¿Alguna vez te has preguntado qué pasó con ese teléfono que descartaste por uno "inteligente" o con la computadora de escritorio que descartaste hace años? Bueno, los tiras a la basura.

Foto: Siddharth Kankaria/Research Matters

¿Alguna vez te has preguntado qué pasó con ese teléfono que descartaste por uno "inteligente" o con la computadora de escritorio que descartaste hace años? Bueno, los tiras a la basura. Y lo mismo hicieron muchos otros en todo el mundo, generando la friolera de 50 millones de toneladas de desechos electrónicos solo en 2013. Para 2030, se espera que nuestros desechos electrónicos alcancen los 1000 millones de toneladas por año, ¡más que la cantidad de arroz cultivado en todo el mundo!

Sólo el 12,5% de los residuos electrónicos (e-waste) que se generan hoy en día se reciclan. Un estudio indoamericano reciente que analiza este problema, literalmente, propone un método elegantemente simple para reciclar los desechos electrónicos: molerlos hasta convertirlos en nanopartículas. Dirigido por el Prof. Kamanio Chattopadhyay y el Prof. D. Roy Mahapatra del Departamento de Ingeniería de Materiales e Ingeniería Aeroespacial del Instituto Indio de Ciencias, en colaboración con investigadores de la Universidad Rice, EE. UU., el estudio puede hacer que el reciclaje de desechos electrónicos sea fácil, simple y completo.

La iniciativa StEP de las Naciones Unidas define los residuos electrónicos como todos los elementos de equipos eléctricos y electrónicos y sus piezas que han sido desechados por su propietario como residuos, sin intención de reutilizarlos. Frigoríficos, pantallas/monitores, lámparas, lavadoras, calculadoras, tostadoras, teléfonos móviles, ordenadores y más acaban acabando como "desechos electrónicos".

Un desafío importante en el reciclaje de desechos electrónicos es que las placas de circuitos impresos electrónicos (PCB) presentes en todos estos dispositivos contienen metales pesados ​​que amenazan la vida, como plomo, mercurio y arsénico. Por lo tanto, deben reciclarse a través de canales específicos que separen estos químicos nocivos desmantelándolos, rompiéndolos y refinándolos.

"La complejidad del proceso de reciclaje y la cantidad de energía necesaria no son económicamente viables ni respetuosas con el medio ambiente", señala el Dr. Chandra Sekar Tiwary, investigador y autor principal del estudio.

Hoy en día, se utilizan dos métodos comunes para reciclar desechos electrónicos. En el primer método, los desechos electrónicos se queman y trituran, lo que destruye los polímeros orgánicos de los PCB y deja metales y cerámicas para recuperar y reciclar. El proceso de quema libera sustancias químicas tóxicas en el aire, contaminándolo. En el segundo método, los PCB se trituran en trozos pequeños y se tratan con calor y productos químicos para extraer los metales. Dado que los pequeños trozos miden aproximadamente un centímetro, los metales resultantes pueden reaccionar entre sí y, por lo tanto, no pueden extraerse en su forma pura, lo que limita el reciclaje. La necesidad de calor extremo y productos químicos también encarece este proceso.

Los investigadores de este estudio proponen triturar los PCB en partículas de tamaño nanométrico utilizando un criomolino, un triturador de baja temperatura desarrollado internamente en el IISc. Triturarlo de esta manera a bajas temperaturas no libera gases peligrosos. Previene cualquier reacción química entre metales, y además retiene los polímeros orgánicos, permitiendo así la completa separación y reutilización de polímeros, óxidos y metales. Los metales se reciclan y los polímeros orgánicos se utilizan como material de partida para producir materiales artificiales como nanocompuestos poliméricos. "Lo mejor de nuestra solución es que no desechamos nada y utilizamos el 100%, lo cual es muy importante para el medio ambiente", comenta el Dr. Tiwary.

El estudio también detalla dos métodos para reciclar la forma en polvo de PCB. En el primer método, el polvo se mezcla con agua, que luego forma dos capas claramente separables: una capa flotante y una capa de sedimento. Cuando la capa flotante, con partículas de tamaño nanométrico, se diluye aún más, las partículas se distribuyen uniformemente por toda la solución formando un coloide. Este coloide se puede utilizar para fabricar tintas de impresión y pinturas a base de polímeros. En la capa de sedimento se encuentran óxidos de manganeso, silicio, plomo, estaño, cobre, cobalto y calcio, así como metales como plata, oro, estaño, plomo, cobre, aluminio y níquel y se pueden extraer en forma pura.

En el segundo método de reutilización, las partículas nanométricas podrían usarse para fortalecer los polímeros y mejorar sus propiedades mecánicas. El equipo demostró lo mismo añadiendo estas nanopartículas a una resina epoxi, un polímero de uso común. "La mezcla de nanopartículas mejoró la resistencia", dice el Dr. Tiwary.

El método propuesto utiliza solo la mitad de energía en comparación con la quema y la trituración, toma aproximadamente un tercio del tiempo en comparación con los métodos químicos de recuperación y da como resultado la recuperación del 100% de los materiales y no genera desperdicios.

Este estudio es un gran avance en nuestra búsqueda de encontrar formas ecológicas de acabar con la amenaza de los residuos electrónicos. “Los dos desafíos importantes de esta década serán el medio ambiente y la energía. Los desechos, especialmente los desechos electrónicos, serán un gran problema en el mundo desarrollado que generará una gran cantidad de desechos electrónicos. Un país como la India debe empezar a trabajar en ello ahora, porque de lo contrario nuestras ciudades se llenarán de esos residuos”, concluye el Dr. Tiwary.