Waste Management & Research http://wmr.sagepub.com Residuos de artefactos eléctricos y electrónicos: un problema ambiental global Balakrishnan Ramesh Babu, Anand Kuber Parande y Chiya Ahmed Basha Waste Management Research 2007; 25; 307 IOD: 10.1177/0734242X07076941 La versión en línea del presente artículo puede obtenerse en: http://wmr.sagepub.com/cgi/content/abstract/25/4/307

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ISSN 0734–242X Waste Manage Res 2007: 25: 307–318 Impreso en el Reino Unido – todos los derechos reservados

Residuos de artefactos eléctricos y electrónicos: un problema ambiental global La producción de artefactos eléctricos y electrónicos (AEE) es una de las actividades industriales con más rápido crecimiento en todo el mundo. Ese desarrollo provocó un aumento de la cantidad de residuos de artefactos eléctricos y electrónicos (RAEE). El rápido crecimiento económico, junto con la urbanización y la demanda creciente de bienes de consumo, incrementó tanto el consumo de AEE como la producción de RAEE, lo que puede considerarse como una fuente de residuos peligrosos que representa un riesgo para el medio ambiente y para el crecimiento económico sostenible. Con el fin de abordar los problemas ambientales potenciales que pueden derivar de una gestión inadecuada de los RAEE, muchos países y organizaciones formularon una legislación nacional para mejorar la reutilización, el reciclado y otras formas de recuperación del material proveniente de los RAEE, con el objeto de reducir la cantidad y los tipos de materiales que se disponen en los rellenos sanitarios. El reciclado de los residuos de artefactos eléctricos y electrónicos es importante, no solo para reducir la cantidad de residuos que requieren tratamiento, sino también para fomentar la recuperación de materiales valiosos. Los AEE son diversos y complejos en cuanto a los materiales y componentes utilizados y a las corrientes de residuos provenientes de los procesos de fabricación. La clasificación de esos residuos es sumamente importante para desarrollar un sistema de reciclado rentable y sólido en el aspecto ambiental. El presente artículo ofrece una perspectiva general sobre el reciclado de residuos de artefactos eléctricos y electrónicos, que incluye una descripción sobre cómo se generan y se clasifican, las estrategias y las tecnologías para la recuperación de materiales y los nuevos desarrollos científicos vinculados con esas actividades. Finalmente, se analiza también la industria del reciclado de residuos de artefactos electrónicos en la India.

Balakrishnan Ramesh Babu Anand Kuber Parande Chiya Ahmed Basha Central Electrochemical Research Institute (Instituto Central de Investigación Electroquímica), Karaikudi – 630 006, India Palabras clave: Ambiental, normas, política, artefactos electrónicos, reciclado, wmr 989-2 Autor correspondiente: Balakrishnan Ramesh Babu, Central Electrochemical Research Institute, Karaikudi – 630 006, India Tel.: +91 4565 227551 / Fax: +91 4565 227779, 227713; Correo electrónico: [email protected] IOD: 10.1177/0734242X07076941 Recibido: 3 de marzo de 2006; revisión aprobada: 17 de diciembre de 2006 Los Gráficos 1 a 4 pueden verse en color en línea: http://wmr.sagepub.com

Introducción Definición e índices de generación de residuos de artefactos eléctricos y electrónicos Existe una amplia gama de bienes clasificados como artefactos eléctricos y electrónicos, entre los que se encuentran los electrodomésticos grandes y pequeños; los equipos de tecnología de la información (TI) que incluyen computadoras, juegos y periféricos para la computadora; teléfonos celulares y otros equipos de telecomunicación; dispositivos electrónicos portátiles como agendas electrónicas portátiles, equipos de audio y video, que incluyen reproductores de MP3 y periféricos; y herramientas eléctricas

(Tabla 1). Además, muchos más artículos cotidianos considerados anteriormente como artefactos eléctricos, por ejemplo las heladeras, se convierten en objetos “electrónicos” mediante el agregado de microprocesadores programables; más del 98% de esos dispositivos están insertados en artículos como electrodomésticos y juguetes, además de las computadoras (Hilty et al. 2005, Oertel et al. 2005). Una vez que esos productos llegan al final de su vida útil, se convierten en residuos electrónicos (dispositivos electrónicos) o RAEE, residuos de artefactos eléctricos y electrónicos. Se considera RAEE a cualquier artefacto que dependa de corrientes eléctricas o de campos magnéticos para funcionar en forma adecuada, entre los que se incluyen los artefactos para la generación, la transferencia y la medición de corriente (Schafer et al. 2003). Como respuesta a los volúmenes crecientes de RAEE y a sus impactos ambientales potenciales a través de diversas rutas de disposición, la Comisión Europea publicó una propuesta en el año 2002 (EC 2002a) para Directivas sobre Residuos de Artefactos Eléctricos y Electrónicos (WEEE 2001). La Directiva del Parlamento y del Consejo de la Unión Europea sobre residuos de artefactos eléctricos y electrónicos subdivide los RAEE en diez categorías diferentes (EU, 2002b). • • • • • • • • • •

Electrodomésticos grandes (heladeras/freezers, lavarropas, lavavajillas). Electrodomésticos pequeños (tostadoras, cafeteras, planchas, secadores de pelo). Equipos de tecnología de la información y las telecomunicaciones (computadoras personales, teléfonos, teléfonos celulares, computadoras portátiles, impresoras, escáneres, fotocopiadoras). Artefactos de consumo (televisores, equipos estéreo, cepillos de dientes eléctricos, radios a transistores). Artefactos de iluminación (lámparas fluorescentes). Herramientas eléctricas y electrónicas (taladros portátiles, sierras mecánicas, destornilladores). Juguetes (Playstation, Gameboy, etc.). Sistemas de equipamiento médico (con excepción de todos los productos implantados e infectados). Instrumentos para vigilancia y control. Distribuidores automáticos.

Tabla 1: Categorías principales de artefactos eléctricos y electrónicos. Unidades (en millones)

Peso (en toneladas x 3 10 )

% del total

Electrodoméstico grandes

10

392

43

Electrodomésticos pequeños

15

30

3

Equipos de tecnología de la información (TI)

22

357

39

Equipo

Telecomunicaciones

7

8

1

Radio, TV, audio

12

72

8

Lámparas

77

12

1

Vigilancia y control

8

8

1

Juguetes

8

8

1

Herramientas eléctricas y electrónicas

6

28

3

165

915

100

Total

Fuente: Informe del Reino Unido sobre la situación de los RAEE (ICER 2000).

Generación de residuos Es difícil determinar datos y tendencias con exactitud ya que los RAEE se extienden a lo largo de una serie de sectores industriales y son un foco de preocupación ambiental relativamente nuevo. Debido a que no existe una definición de los RAEE aceptada de manera uniforme, es difícil mantener registros y realizar estimaciones.

En todo el mundo, los RAEE constituyen una de las fracciones de residuos generados con más rápido crecimiento, que representa el 8% de los residuos municipales (The Economist 2005). La tasa de disposición de esa corriente de residuos se acelera debido a que el mercado global de la electrónica está lejos de una saturación, se acorta la vida útil de los artículos electrónicos y, en consecuencia, aumenta la disposición de artefactos obsoletos. Por ejemplo, en el caso de las unidades centrales de procesamiento (central processing units, CPU), la vida útil estimada cayó de 4 a 6 años en 1997 a 2 años en 2005 (Culver 2005). En Europa, la producción de artefactos eléctricos y electrónicos (AEE) conforma uno de los sectores comerciales con más rápido crecimiento. Por consiguiente, la cantidad de RAEE también aumenta con rapidez. Por ejemplo, el índice de crecimiento de RAEE en Europa es de al menos 3 a 5% por año (Hischier et al. 2005). En los antiguos (antes de mayo de 2004) 15 países miembros de la Unión Europea (EU15), la cantidad de RAEE generados durante el período 1990-1999 fue de 3,3-3,6 kg per cápita y se estima que, para el período 2000-2010, alcanzará los 3,9-4,3 kg per cápita (EEA, 2003). De acuerdo con ese estudio (que evaluó solo cinco artefactos: heladeras, computadoras personales, televisores, fotocopiadoras y pequeños electrodomésticos), esos artículos representan solo el 25% de la corriente total de RAEE de los EU15. Otra estimación del total de RAEE generados per cápita en los países EU15 es de 4 a 20 kg por año–1 (Widmer et al. 2005). Estimaciones adicionales sobre los índices de generación de RAEE totales para la UE oscilan entre los 14 y los 20 kg per cápita (Enviros 2002, Keynote 2003). El margen de incertidumbre está vinculado, principalmente, con diferencias en cuanto a la definición de los RAEE. En el año 2004, se vendieron más de 180 millones de computadoras personales (PC) en todo el mundo y se calcula que se desecharon unos 100 millones de PC obsoletas, algunas de las cuales se reciclaron para la recuperación de materiales (Hilty 2005). En los Estados Unidos, más de 315 millones de computadoras ingresaron en la corriente de RAEE (Sayno 2003). Según la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, más de 3,2 millones de toneladas de RAEE se colocaron en rellenos sanitarios nacionales en el año 1997 y el índice anual aumenta cada año (Silicon Valley 2003). En Australia, existen aproximadamente 9 millones de computadoras, 5 millones de impresoras y 2 millones de escáneres en hogares y empresas en la actualidad, y la mayoría de esos artefactos se reemplazó en el año 2004 (Departamento de Medioambiente y Patrimonio, 2004–2005). A su vez, se calcula que se retiraron alrededor de 130 millones de teléfonos celulares en todo el mundo en el año 2005 (Oertel et al. 2005). En algunos países, como China e India, la generación de residuos per cápita es relativamente pequeña (se calcula en < 1 kg per cápita por año), pero esos países también suelen tener los mercados de artefactos eléctricos y electrónicos con más rápido crecimiento, ya que están lejos de una saturación (Streicher- Portea et al. 2005). Entre 1993 y 2000, la cantidad de usuarios de PC en China aumentó en un 1052%, mientras que el crecimiento promedio en todo el mundo fue mucho menor, en un 181%. Durante el mismo período, India mostró un incremento del 604%. Entre 1996 y 2002, la cantidad de usuarios de teléfonos celulares en China se elevó a 200 millones (LRD 2005).

Características de los residuos En la Figura 1, se muestran los diversos elementos presentes en los RAEE. Se estima que alrededor del 66% del peso de los RAEE está compuesto de metales como hierro, cobre, aluminio y oro, y de no metales; el 34% restante se compone de otros contaminantes. El metal ferroso es el material más común que se encuentra en los componentes eléctricos y electrónicos (Morf et al. 2006). Datos de Irlanda muestran que el hierro y el acero representan casi la mitad de los RAEE totales del país, que se estiman entre 25.000 y 30.000 toneladas por año–1 (WEEE 2001), mientras que los metales no ferrosos como aluminio, cobre y algunos metales preciosos conforman alrededor del 13% de su corriente de RAEE (ETC/RWM 2003). El vidrio representa aproximadamente el 5,4% del peso total de los residuos de artefactos eléctricos y electrónicos cada año (Theisen 2002). El plástico fue el segundo componente con mayor presencia por peso, que representó aproximadamente el 21% de los RAEE en Irlanda desde 2001

(Wilkinson et al. 2001). Existe un peligro adicional ya que parte de ese plástico es retardante de llama y puede dañar el medio ambiente si no se lo desecha en forma adecuada.

Fig. 1: Materiales presentes en artefactos electrónicos (Zhang & Forssberg 1997).

Componentes peligrosos Los RAEE no deben combinarse con residuos municipales sin clasificar destinados a rellenos sanitarios ya que los residuos electrónicos pueden contener más de 1000 sustancias diferentes, muchas de las cuales son tóxicas, como plomo, mercurio, cadmio, selenio y cromo hexavalente. A continuación, se detallan algunos de los efectos tóxicos de los metales pesados.

Plomo Los efectos negativos del plomo están bien determinados y reconocidos. El plomo provoca daños en el sistema nervioso central y periférico, en el sistema circulatorio, en los riñones y en el sistema reproductor de los seres humanos. Los usos principales del plomo en las computadoras son: paneles y juntas de vidrio (sinterizado) en los monitores de computadoras (entre 1,5 y 4 kg por monitor) y soldaduras en circuitos impresos y otros componentes.

Cadmio Los compuestos de cadmio son tóxicos, pueden bioacumularse y presentan un riesgo con efectos irreversibles para la salud humana (Jarup 1995). El cadmio se encuentra en determinados componentes como resistencias de los chips de dispositivos para montaje superficial, detectores infrarrojos y chips semiconductores.

Mercurio El mercurio puede provocar daños en diferentes órganos, como el cerebro y los riñones (EU Explanatory Memorandum 1999). Más importante aún, el feto en desarrollo es altamente susceptible a través de la exposición materna al mercurio (EU Explanatory Memorandum 1999). El mercurio se utiliza en termostatos, sensores, relés, interruptores (por ejemplo, en circuitos impresos y artefactos de medición), equipos médicos, lámparas, teléfonos celulares y pilas.

Cromo hexavalente/cromo VI El cromo VI aún se utiliza para la protección anticorrosiva de placas de acero galvanizado y sin tratar, y como material decorativo o endurecedor de cajas protectoras de acero. Atraviesa fácilmente las membranas de las células y luego se absorbe, lo que provoca diversos efectos tóxicos en las células infectadas (EU Explanatory Memorandum 1999). Otras sustancias nocivas presentes en los RAEE incluyen arsénico, bifenilos policlorados (PCB), clorofluorocarbonos (CFC) e hidroclorofluorocarbonos (HCF), níquel y asbesto (Ogilvie 2004). Aún en pequeñas cantidades, algunas de esas sustancias químicas pueden ser fuertes contaminantes y contribuir al lixiviado y a los gases tóxicos del relleno, como la evaporación de mercurio metálico y de dimetileno. Además, en los rellenos pueden presentarse incendios no controlados que liberan a la atmósfera dioxinas y furanos (compuestos similares a las dioxinas) extremadamente tóxicos.

En forma global, alrededor de 500 millones de PC llegaron al fin de su vida útil entre 1994 y 2003 (Matthews et al. 1997). En conjunto, esas máquinas contenían aproximadamente 2.872.000 toneladas de plásticos, 718.000 toneladas de plomo, 1.363 toneladas de cadmio y 287 toneladas de mercurio (Puckett & Smith 2002). En el año 2004, más de 315 millones de computadoras se volvieron obsoletas y dejaron alrededor de 550 millones de kilos de plomo, 900 mil kilos de cadmio y 1.800 millones de kilos de plásticos en la corriente de residuos (Puckett & Smith, 2002). Los artefactos electrónicos de consumo son responsables de más del 40% del plomo de los rellenos sanitarios, y alrededor del 70% de los metales pesados (como mercurio y cadmio) presente en los rellenos de los Estados Unidos proviene de residuos electrónicos. Algunos de los componentes específicos que contienen residuos peligrosos incluyen: circuitos impresos tubos de rayos catódicos cables y cables metálicos interruptores de mercurio pilas generadores de luz (por ejemplo, lámparas) capacitores y resistencias sensores y conectores

Normativa y legislación Las leyes y las políticas en relación con la gestión adecuada de dispositivos electrónicos continúan en desarrollo. Reglamentaciones recientes establecieron un sistema de financiación permanente para la recolección y el reciclado de tubos de rayos catódicos en los Estados Unidos (IAER 2003). Desde el 1 de enero de 2005, se cobra un cargo nominal en los puntos de venta de todos los artefactos que contienen tubos de rayos catódicos y se lo utiliza para las actividades de reciclado de esos tubos. La Ley de los Estados Unidos sobre el Reciclado de Residuos Electrónicos (US Electronic Waste Recycling Act) de 2003 incluye también disposiciones para reducir la cantidad de sustancias peligrosas utilizadas en artículos electrónicos que se venden en el estado de California, así como una directiva que establece los criterios de compra preferidos en materia ambiental para las compras de artefactos eléctricos que realizan los organismos estaduales según dispone esa ley. La UE define a los residuos universales como residuos que, en condiciones normales, no presentan un riesgo significativo para el usuario pero pueden representar una amenaza para el medio ambiente si se los dispone en un relleno destinado a residuos sólidos. Desde el 9 de febrero de 2006, los dispositivos electrónicos de consumo se tratan como residuos universales y se los recicla conforme a la legislación de la UE. Los dispositivos electrónicos de consumo son dispositivos que contienen un componente tóxico y las reglamentaciones los definen como “cualquier dispositivo electrónico, entre los que se incluye pero no se limita a, computadoras, periféricos para la computadora, teléfonos, contestadores automáticos, radios, equipos estéreo, reproductores/grabadores de audio, fonógrafos, reproductores/grabadores de video, reproductores/grabadores de discos compactos, calculadoras y algunos electrodomésticos (no se incluyen los electrodomésticos principales)”. La tabla 2 muestra los componentes peligrosos principales que se encuentran en los RAEE. La directiva apunta a contribuir a la protección de la salud humana y a una recuperación y disposición de los RAEE que sea sólida en materia ambiental. “Los Estados Miembros garantizan que, a partir del 1 de julio de 2006, los artefactos eléctricos y electrónicos nuevos que se ponen a la venta en el mercado no contienen plomo, mercurio, cadmio, cromo hexavalente, bifenilos polibromados (PBB) o difeniléteres polibromados (PBDE)” (EC 2002a). El Convenio de Basilea entró en vigencia el 5 de mayo de 1992. El Convenio de Basilea de las Naciones Unidas sobre el Movimiento Transfronterizo de Residuos Peligrosos y su Disposición es un acuerdo

internacional para controlar el movimiento y la gestión de los residuos peligrosos más allá de los límites nacionales. El Artículo 2 de la Convención define a los residuos como “sustancias u objetos que se desechan o se desea desechar o se necesita desechar conforme a las disposiciones de la ley nacional”. Las operaciones que no favorecen la posibilidad de la recuperación de recursos, el reciclado, la reposición, la reutilización directa o los usos alternativos (disposición final). Otra parte se remite a las operaciones que pueden favorecer la recuperación de recursos, el reciclado, la reposición, la reutilización directa o los usos alternativos. De esa manera, de acuerdo con el Convenio de Basilea, el reciclado es disposición y muchas materias primas secundarias son consideradas “residuos” (Alter 2000). De manera similar, el Convenio de Basilea desarrolló un marco para los controles del movimiento transfronterizo de esos residuos. El Convenio de Basilea sobre el Control de los Movimientos Transfronterizos de Residuos Peligrosos y su Eliminación de 1989 es el ejemplo más destacado de una iniciativa internacional que pone un freno a ese tipo de conceptos. El Convenio hace recaer sobre los países exportadores la responsabilidad de garantizar que los residuos peligrosos se traten de una manera sólida en materia ambiental en el país importador. Los 164 países firmantes ratificaron el convenio, excepto Afganistán, Haití y los Estados Unidos (Kummer 1995, Secretaría del Convenio de Basilea 1999). Tabla 2: Componentes peligrosos principales que se encuentran en los RAEE. Sustancia

Usos

Mercurio

Termostatos, sensores, relés en interruptores y lámparas de descarga

Plomo

Soldadura de circuitos impresos, tubos de rayos catódicos y lamparitas

Cadmio

Interruptores, resortes, conectores, cajas protectoras y circuitos impresos

Cromo hexavalente Bifenilos polibromados polibromados (PBDE)

(PBB)

y

Revestimiento de metales para protección anticorrosiva y resistencia al desgaste difeniléteres Retardantes de llama en circuitos impresos, conectores y láminas plásticas

Prácticas de recolección en la actualidad Existe una variedad de sistemas de recolección en los diferentes países para el tratamiento de los RAEE. En muchos casos, la recolección se lleva a cabo mediante depósitos municipales locales con el apoyo de los fabricantes de artefactos electrónicos originales, que en numerosos países ya son los responsables de la recolección de los RAEE. En la Tabla 3, se muestran algunos de los índices de reciclado habituales en el Reino Unido (ICER 2000). Para que el reciclado sea exitoso, deben tenerse el cuenta el costo laboral, la estructura de la economía (que incluya el importante sector informal), el marco regulatorio existente, así como las posibilidades y los límites del cumplimiento de las leyes, a fin de encontrar soluciones que puedan mejorar la situación en relación con los impactos ambientales, los peligros ocupacionales y el ingreso económico. Para que un sistema de reciclado sea sostenible, también debe poseer la capacidad de adaptarse a los cambios futuros en cuanto a la cantidad y la calidad de las corrientes de residuos. Tabla 3: Tonelajes actuales de RAEE recolectados y reciclados en el Reino Unido (ICER, 2000). Sustancia

Generados

Recolectados

% reciclado

Mercurio

357000

94600

26

Plomo

8000

4000

50

Cadmio

72000

3200

4

Cromo hexavalente

392000

345300

88

La Directiva de la UE sobre los residuos de artefactos eléctricos y electrónicos (RAEE) se fundamentó en la premisa de que un diseño mejorado del producto facilitaría el reciclado y/o la disposición de artefactos electrónicos al finalizar su vida útil. El programa clasificó los productos según se muestra en la Figura 2 y agregó los siguientes objetivos: • •

•

•

Reducir la disposición de los RAEE en rellenos sanitarios. Asegurar un sistema gratuito de retiro de artefactos cuando estos finalizan su vida útil a partir de agosto de 2005 y, en particular, asegurar la creación de instalaciones para recolección y sistemas de recolección por separado de RAEE de los hogares particulares; esa condición incluye la creación de sistemas de recolección de artefactos electrónicos para ser depositados/desechados sin cargo y también ofrece un sistema gratuito de retiro de RAEE de hogares particulares cuando se adquiere un producto nuevo. Asegurar la creación y la financiación por parte de los productores de sistemas para la recuperación y gestión de RAEE, que incluya disposiciones para poner garantías financieras sobre los nuevos productos que salen al mercado. Esa condición se incluyó a fin de crear un incentivo financiero para los fabricantes para mejorar el diseño del producto con el objeto de que se fabriquen menos RAEE no reciclables, recuperables o reutilizables. Esas reducciones pueden llevarse a cabo mediante la sustitución por sustancias menos peligrosas, la reutilización de componentes y materiales y los incentivos de los gobiernos nacionales para alentar a los productores a diseñar artefactos que puedan reciclarse o reformarse con facilidad. Lograr los objetivos especificados en cuanto a la recuperación, la reutilización y el reciclado de las diferentes clases de RAEE. Por ejemplo, se estableció un objetivo de recolección anual de electrodomésticos de 4 kg per cápita.

Debido a los materiales valiosos que contienen los RAEE y a los programas como el que se esboza en la Directiva de la UE, el reciclado de RAEE tiene potencial para convertirse en una empresa interesante. En muchos lugares del mundo, surgieron industrias de reciclado formales e informales para la gestión de las crecientes corrientes de RAEE. Empresas como Boliden (Suecia), WEEE AS (Noruega) y Citiraya (Reino Unido) invierten en proyectos para reciclar los materiales provenientes de los residuos electrónicos. Sin embargo, en algunos casos, los esfuerzos para desviar los RAEE de rellenos e incineradores resultaron en desarticulaciones, destrucciones, quemas o exportaciones peligrosas, y en otros métodos de disposición inseguros o irresponsables. Los países industrializados utilizaron el término “reciclado” de una manera conveniente para justificar el libre comercio de residuos peligrosos a los países asiáticos en desarrollo, donde el trabajo es barato y el sistema de salud y las restricciones en materia ambiental son poco estrictos. Para las economías emergentes, esos materiales ofrecen una oportunidad comercial y todos los sectores económicos nuevos giran en torno al comercio, la reparación y la recuperación de los excedentes de dispositivos electrónicos.

Fig. 2: Clasificación de artefactos eléctricos y electrónicos pequeños incluidos en los RAEE.

La demanda diferida de AEE en los países en desarrollo, así como la falta de reglamentaciones nacionales y/o el cumplimiento poco estricto de las leyes existentes, también pueden fomentar el crecimiento de economías semiformales o informales para el reciclado de RAEE que reciben un control escaso e implican la utilización de técnicas extremadamente riesgosas. Con frecuencia, los que participan en esos sectores no son conscientes de los riesgos, no conocen prácticas mejores o, simplemente, no tienen acceso al capital de inversión necesario para financiar mejoras rentables (He et al. 2006).

Fig. 3: Sistemas de retiro y reciclado de RAEE: TRC, tubo de rayos catódicos; PCI, panel de circuito impreso.

Reciclado El reciclado de RAEE se encuentra en su etapa inicial y la concientización de los consumidores sobre la necesidad de reciclar es un factor fundamental para ampliar la expansión de esa industria. Más del 90% de los RAEE se coloca en rellenos y, en otros países, una extensa fracción de los RAEE provenientes de hogares termina en incineradores de residuos (Anon. 2000). Muchos consumidores no descartan o reciclan artículos electrónicos sin uso en forma inmediata ya que consideran que los productos mantienen su valor. Más del 70% de los dispositivos electrónicos de consumo sin uso se mantienen almacenados durante un período de 3 a 5 años (Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos 2000). No obstante, con el rápido desarrollo de tecnologías electrónicas, el valor residual de los dispositivos electrónicos anticuados disminuye velozmente; tanto el valor de recuperación de las partes como el valor de reventa de la máquina caen rápidamente a medida que las máquinas y los dispositivos se vuelven más antiguos. También es necesario concientizar a los

consumidores sobre los efectos de esos residuos en el medio ambiente y en la salud, así como conocer la importancia del símbolo de reciclado que debe aparecer en el embalaje de esos artefactos (un cesto con ruedas tachado con una cruz). Los RAEE representan un problema de reciclado que supone un desafío por varios motivos. En primer lugar, la composición material de los productos es compleja ya que consta de plástico de escaso valor pero también de metales valiosos y muchos de los materiales peligrosos descriptos. Cada PC de la primera generación contenía hasta 4 g de oro (aunque los niveles disminuyeron a alrededor de 1 g por máquina en la actualidad) y una tonelada de RAEE contiene hasta 0,2 toneladas de cobre, que puede venderse a 500 euros al precio internacional actual (Soderstrom 2004). En segundo lugar, los RAEE incluyen una serie de productos de consumo diversa y ampliamente distribuida, con índices de obsolescencia y fracaso muy variables. Eso significa que es difícil predecir si un tipo de programa de recolección en particular será rentable en una región determinada o qué volumen se generará.

Prácticas de reciclado Debido a que los RAEE representan una amplia gama de productos de residuos, el reciclado de RAEE varía de acuerdo con el contenido de materiales y el tipo de producto. En la Figura 3 se muestra un esquema de flujo típico de retiro y reciclado. El reciclado de grandes artículos domésticos de línea blanca, como heladeras y cocinas, no es complicado; sin embargo, es necesario desarrollar nuevas infraestructuras y tecnologías para reciclar artefactos pequeños y más complejos. Algunos de los artefactos electrónicos de consumo que más abundan (artículos de línea marrón) como televisores, radios y videograbadoras requieren una desarticulación manual costosa, pero los productos contienen solo metales preciosos de baja calidad y cobre. El reciclado de RAEE puede dividirse en tres etapas principales. Desmontaje/desarticulación El desmontaje es la extracción sistemática de componentes, partes, un grupo de partes o un submontaje de un producto (es decir, desmontaje parcial) o el desmontaje total de un producto con un fin determinado (Gungor 7 Gupta 1998). Con frecuencia, ese proceso es necesario para aislar los materiales peligrosos o valiosos. Mejora Puede considerarse a los RAEE como un recurso de metales como cobre, aluminio y oro, y de no metales. Por lo general, la mejora incluye dos etapas: fragmentación y separación de materiales mediante procesamiento mecánico, físico y/o metalúrgico con el fin de preparar los materiales para los procesos de refinación. Las técnicas orientadas a la recuperación de metales preciosos, como la hidrometalurgia y la pirometalurgia, son cada vez menos frecuentes mientras que las separaciones mecánicas y físicas, que funcionan de manera más sencilla y son más sólidas en materia ambiental, son cada vez más corrientes. Otros métodos para recuperar materiales incluyen la incineración y la refinación, en las que el metal puede recuperarse luego de que el material más combustible se haya incinerado; y el reciclado químico, en el que se utilizan procesos químicos para extraer metales preciosos como oro y plata de los circuitos impresos. (Zhang & Forssberg 1997). Un proceso mecánico es ideal para mejorar el reciclado de RAEE ya que puede lograr una recuperación total de los materiales, que incluye los plásticos. En algunas ocasiones, los productos se desarticulan para extraer los componentes peligrosos y el material restante luego se granula y se tritura con el fin de extraer las materias primas reciclables, como el plástico y los metales ferrosos. Con frecuencia, se utiliza la trituración para obtener partículas pequeñas, uniformes y finas; por lo general, de un tamaño inferior a los 10 mm. (Zhang & Forssberg 1999). Muchos de los procesos de separación para el reciclado, como el cribado, la separación por forma y la separación magnética, pueden utilizarse para la separación de las partículas. La separación por corrientes inducidas tipo eddy, la separación electrostática corona y la vibración son tres procesos importantes que se desarrollaron para el reciclado de desechos de automóviles, residuos de cables y materiales para la construcción, respectivamente, y que también se adaptaron para el reciclado de RAEE

(Wang & Xu 2003). Se espera el desarrollo de un proceso de reciclado mecánico para mejorar los desechos con bajo contenido de metal. Recuperación de los materiales Los principales materiales presentes en televisores y computadoras son metal, plástico y vidrio (Tabla 4), y el índice de recuperación de esos materiales en una planta de reciclado de materiales determinada dependerá de diversos parámetros como el tamaño de la planta y los artículos electrónicos a los que está orientada (IAER 2003). Tabla 4: Resumen de los tipos de materiales en televisores y computadoras refabricados (unidad: % del peso) (IAER 2003). Materiales

TV

Computadora

Vidrio

47,6

24,8

Plástico

14,7

23,0

Circuito impreso

5,6

_

Metales preciosos

27,1

0,02

Hierro

_

20,47

Plomo

_

6,3

Aluminio

_

14,17

Cobre

4,8

6,93

Otros

_

4,3

Total

100

100

Reciclado de tubos de rayos catódicos Los tubos de rayos catódicos representan un desafío de fundamental importancia en el reciclado de artefactos electrónicos debido a su volumen, los costos de reciclado y las restricciones en cuanto a su disposición. Reglamentaciones recientes establecieron un sistema de financiación permanente para la recolección y el reciclado de tubos de rayos catódicos en la UE. Desde el 1 de enero de 2005, se cobra un cargo nominal en los puntos de venta de todos los artefactos que contienen tubos de rayos catódicos. Los fondos recolectados se utilizan para actividades de reciclado de dichos tubos (Monchamp et al. 2001). Los tubos de rayos catódicos se encuentran en monitores de computadoras, televisores y otros artefactos; a todos ellos se los considera “residuos universales”. Un tubo de rayos catódicos consta de dos partes principales: los componentes de vidrio (vidrio del conducto de ventilación, vidrio del panel, vidrio de soldadura, cuello) y los componentes que no contienen vidrio (plásticos, acero, cobre, cañón de electrones, revestimiento de fósforo). El tubo de rayos catódicos de un televisor o de un monitor puede contener también entre 0,68 y 2,72 kg de plomo, que es un metal tóxico y, en consecuencia, es necesario un manejo adecuado de los residuos para evitar la contaminación con plomo del aire, el suelo y el agua subterránea (Eglise & Pierre 2000). El vidrio del tubo de rayos catódicos consta de SiO2, NaO, CaO, y otros componentes para colorear, oxidar y proteger de los rayos X (K2O, MgO, ZnO, BaO, PbO) (Mizuki et al. 1997). Las dos tecnologías que se encuentran disponibles en la actualidad para el reciclado del vidrio de los tubos de rayos catódicos son el reciclado para la obtención de vidrio a partir de vidrio y el reciclado para la obtención de plomo a partir de vidrio. Hasta el momento, el proceso preferido para la disposición del vidrio de los tubos de rayos catódicos es reciclarlo para transformarlo nuevamente en vidrio de tubo de rayos catódicos (ICF Incorporated Fairfax 1999).

En la Tabla 5, se muestra un ejemplo de la tasa de disposición de tubos de rayos catódicos para reciclado en Delhi, India. El proceso de reaceleración de los tubos de rayos catódicos brinda el máximo margen operativo mientras que la desarticulación de transformadores estáticos de tierra rara brindan los mínimos beneficios operativos por día. Se desecharán los tubos de rayos catódicos que aún funcionan pero que no operan correctamente (tubos de rayos catódicos desechados pero operativos por día).

Tabla 5: Resumen de la evaluación de las unidades de reciclado de tubos de rayos catódicos en Delhi. Descripción

unidades recibidas por día

TRC desechados pero operativos por día

47

TRC sometidos a proceso de reaceleración (320–350 unidades por día–1)

350

TRC rechazados para reaceleración por día

544

Cantidad total de monitores desechados por día

941

Reciclado de plásticos Los plásticos son materiales convenientes para utilizar en electrónica debido a sus propiedades únicas de aislación eléctrica y a su fuerza, resistencia a la tensión, flexibilidad y durabilidad. Se encuentran tanto en la superficie interna como externa de artefactos como teléfonos, televisores y computadoras personales. En Europa Occidental, el consumo de plásticos por parte de la industria eléctrica y electrónica fue de 2,78 millones de toneladas en el año 2002 (Asociación de Fabricantes de Plásticos en Europa, 2003) y la cantidad de residuos plásticos que generaron esas industrias aumentó a alrededor de 1,13 millones de toneladas en el año 2005 (Asociación de Fabricantes de Plásticos en Europa, 2000). Eliminación de pintura y revestimientos La pintura y los revestimientos que no se eliminan totalmente de los plásticos reciclados pueden disminuir las propiedades de fuerza, resistencia, flexibilidad y durabilidad, debido a las concentraciones de tensión que crean esos materiales de revestimiento (Arola & Biddle 2000). Se utilizan numerosos métodos para eliminar revestimientos aunque ninguno es totalmente satisfactorio y todos requieren un control exhaustivo de las condiciones de procesamiento. Además, la degradación que puede sufrir el sustrato plástico durante esos procesos disminuye su valor de reventa (Fisher et al. 2004). El cromo de los plásticos revestidos puede eliminarse mediante una simple trituración, en ocasiones, con ayuda de métodos criogénicos para mejorar el proceso de liberación y para evitar que los materiales de revestimiento se incrusten en los gránulos de plástico. A pesar de que los métodos criogénicos ofrecen una buena liberación, la separación real de las partículas de plástico de la pintura es problemática (Biddle 1999). Pueden utilizarse técnicas de abrasión para eliminar la pintura, pero estas no son adecuadas para las partes pequeñas. También se utilizan procesos químicos, como el decapado con solventes, en el que las piezas plásticas revestidas se sumergen en un solvente. Ese es un proceso eficaz y se lo utiliza para eliminar el revestimiento de discos compactos (Biddle, 1999). También se utiliza la eliminación de pintura de base acuosa a altas temperaturas para hidrolizar los revestimientos y lograr que estos se separen del plástico. Los paragolpes de autos con base de olefina pueden tratarse con esa técnica sin degradar el plástico (Plastic Technology 1994). Tipos de plásticos Los plásticos que se utilizan en los artefactos electrónicos poseen numerosas características importantes. El acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) y el poliestireno de alto impacto (HIPS) son dos tipos de plásticos que ofrecen una buena protección contra impactos y se utilizan en monitores y

televisores para proteger los tubos de rayos catódicos. El polióxido de fenileno (PPO) posee buenas propiedades como la resistencia a altas temperaturas, la rigidez, la resistencia al impacto y la resistencia a la deformación. El polietileno y el polivinilo son excelentes aislantes eléctricos. En la Tabla 6, se muestra un resumen de las resinas típicas que se utilizan en los diferentes artefactos (Asociación de Fabricantes de Plásticos en Europa, 2000, Oficina de Asistencia Ambiental de Minnesota 2001, Fundación Materiales para el Futuro 2001). La principales resinas que se utilizan en televisores y computadoras son el HIPS y el ABS. Los plásticos más ampliamente utilizados en la industria electrónica son el poliestireno de alto impacto (HIPS) (56% del peso), el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) (20% del peso) y el éter de polifenileno (PPE) (11% del peso), tal como se muestra en la Figura 4 (Oficina de Asistencia Ambiental de Minnesota 2001). Determinar qué mercados pueden utilizar los plásticos que se encuentran en los artículos electrónicos de consumo, el valor de los plásticos en esos mercados y el nivel de complejidad de la separación necesaria para convertir a los plásticos en formas utilizables son todos problemas relacionados con el reciclado viable de esos materiales. Si los plásticos reciclados están destinados a productos de alta gama, las propiedades (físicas y mecánicas) de las resinas recuperadas deben coincidir con las de las resinas vírgenes. Además, la necesidad de identificar y separar los tipos de plásticos e identificar los aditivos y los contaminantes es una preocupación fundamental en el reciclado de plásticos. Los fabricantes comienzan a reconocer que puede ser necesario reducir la cantidad de resinas plásticas que se utilizan en artículos electrónicos para hacer posible el reciclado de plásticos provenientes de la industria electrónica. Por ejemplo, la industria automotriz reduce los grados plásticos que utiliza de 100 a siete u ocho tipos y, de esos, solo tres o cuatro se utilizarán en mayor volumen (Biddle 1998).

Fig. 4: Fabricación de plásticos a partir de compuestos orgánicos. HIPS, poliestireno de alto impacto; ABS acrilonitrilo butadieno estireno; PP, polifenileno; PE, polietileno; PPO, óxido de polifenileno.

Tabla 6: Resinas utilizadas en artículos electrónicos. Artículo

Resinas

Televisores

HIPS, ABS, PPE, PVC, PC

Computadoras

ABS, HIPS, PPO, PPE, PVC, PC/ABS

Varios

HIPS, ABS, PVC, PPE, PC/ABS, PC

HIPS, poliestireno de alto impacto; ABS acrilonitrilo butadieno estireno; PPE, éter de polifenileno; PVC, policloruro de vinilo; PC, policarbonato; PPO óxido de polifenileno; varios: faxes, teléfonos, heladeras, etc. (Asociación de Fabricantes de Plásticos en Europa 2000).

Cabría considerar mandatos sobre niveles más bajos de los plásticos que generan preocupación en la fabricación y el montaje para evitar los retardantes de llama clorados o bromados. En su lugar, se recomendaría utilizar retardantes de llama no halogenados o artículos diseñados con una base autoextinguible.

Dos de las resinas plásticas más comunes que se utilizan en la industria electrónica son los plásticos termoendurecibles y los termoplásticos. Los plásticos termoendurecibles son materiales polímeros que vulcanizan, mediante el agregado de energía, a una forma más resistente. La energía puede agregarse en forma de calor (generalmente por encima de los 200ºC), mediante una reacción química (epoxi de dos partes, por ejemplo) o a través de irradiación. Por lo general, los materiales termoendurecibles son más resistentes que los materiales termoplásticos, y son también más adecuados para aplicaciones a altas temperaturas. No se prestan al reciclado como los termoplásticos, que pueden fundirse y moldearse nuevamente. • •

Baquelita, una resina fenol-formaldehído (utilizada en aislantes eléctricos e indumentaria plástica). Resina epoxi (utilizada como adhesivo en plásticos reforzados con fibras como el plástico reforzado con fibra de vidrio y el plástico reforzado con grafito).

El termoplástico es un material que es plástico o deformable, se funde en un líquido cuando se lo calienta y se congela hasta un estado quebradizo y vítreo cuando lo se enfría lo suficiente. La mayoría de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular cuyas cadenas se asocian mediante fuerzas débiles de van der Waals (polietileno); interacciones dipolo-dipolo más fuertes y uniones de hidrógeno (nylon); o hasta apilamiento de anillos aromáticos (poliestireno). Los polímeros termoplásticos se diferencian de los polímeros termoendurecibles (baquelita, caucho vulcanizado) en que, una vez formados y vulcanizados, no pueden volver a fundirse y moldearse. Muchos materiales termoplásticos son polímeros de adición; por ejemplo, los polímeros de crecimiento en cadena como el polietileno y el polipropileno. Recuperación de metales preciosos Al día de hoy, las investigaciones se centraron principalmente en la recuperación de metales preciosos a partir de desechos de computadoras personales y de circuitos impresos (Brandon et al. 2001 Kindesio 2002). No obstante, es importante investigar aún más el reciclado de los desechos electrónicos que contienen metales preciosos de baja calidad. Los metales preciosos como el oro, la plata, el paladio y el platino se recuperan en una refinería. Luego de la electrólisis de cobre, el limo del ánodo se lixivia por presión. Después, el residuo de la lixiviación se seca y, luego de la adición de flujos que actúan como catalizadores para mejorar la reacción más rápidamente, se funde en un horno para metales preciosos. Durante la fundición, se recupera el selenio. El material restante, principalmente plata, se vierte en un ánodo de plata. En un proceso posterior de refinado electrolítico de alta intensidad, se forman un cátodo de plata de alta pureza y un limo de ánodo de oro. Luego, se lixivia el limo del ánodo de oro y se precipita el oro de alta pureza, así como el sedimento del paladio y el platino.

Reciclado de RAEE en India India, con más de 1.000 millones de habitantes, es el segundo país más poblado del planeta y uno de los principales generadores de RAEE del mundo (Banco Mundial 2004). Además, India posee una de las economías con mayor crecimiento económico del mundo y cuenta con una creciente demanda interna de bienes de consumo duraderos. El crecimiento de la posesión de computadoras personales per cápita en India entre 1993 y 2000 fue del 604%, comparado con un promedio mundial del 181%. En consecuencia, la base total de computadoras personales durante ese período creció de aproximadamente 450.000 a 4.200.000 (WITSA 2002). La Asociación de Fabricantes de Tecnología de la Información (MAIT 2004) publicó datos que ofrecen una perspectiva general sobre la penetración de las PC en el mercado durante el período 1996-2004 para India en su totalidad y para Delhi (Tabla 7). Tabla 7: Perspectiva general del mercado de PC durante el período 1996-2004: N.B. todos los números están expresados en miles. Año

PC/1000

Población

India

Delhi

(x 103)

PC base (x 103)

Ventas (x 103)

Crecimiento (x 103)

Base (x 103)

Ventas (x 103)

160

150

Crecimiento (x 103)

1996

0,7

934300

650

600

1997

1,4

949900

1330

800

680

330

200

170

1998

2,1

965600

2030

1000

700

510

250

180

1999

3,1

981300

3040

1400

1010

760

350

250

2000

4,5

997000

4490

1740

1450

1120

440

360

2001

6,3

1012400

6380

1800

1890

1600

450

470

2002

8

1027600

8220

2430

1840

2060

610

460

2003

9

1043500

9390

3300

1170

2350

830

290

2004

11

1060000

11660

2270

2920

570

Fuente: Para todas las cifras, se supone una parte constante del 25% para Delhi, redondeada en un 10.000 (MAIT 2003, 2004 y Censo de India 2001).

En India, las computadoras personales se reciclan. Los estudios de campo muestran que, aproximadamente 300 días al año, dos camiones con desechos de PC arriban a Delhi por día, lo que se traduce en alrededor de 133.000 unidades y 3.600 toneladas que arriban por año (si se supone un peso promedio de 27 kg para cada PC) (Agarwal et al. 2005) (Tabla 8). Si se estima un tiempo de obsolescencia de 7 años, por ejemplo, las importaciones duplican (+89%) la cantidad de desechos de PC generados en el ámbito local (MAIT 2004, Empa Survey 2004). Las diferentes etapas de los procesos de reciclado de RAEE en India se muestran en la Figura 5, que expresa un diagrama de flujo del proceso de reciclado en India.

Fig. 5: Diferentes etapas del proceso de reciclado de RAEE en India: TRC, tubo de rayos catódicos; PCI, panel de circuito impreso.

Tabla 8: Cantidad total de desechos de PC que ingresan al mercado de desarticulación y reciclado de Delhi. Desechos de PC en Delhi (2003)

Cantidad de años para obsolescencia 5

7

PC del ámbito local

250000

150000

PC importadas

133000

133000

Total general

383000

283000

1277

943

Cantidad total de PC desarticuladas por día

Margen de ganancia de (relación importados/locales)

desechos

53%

89%

Conclusiones La gestión adecuada de RAEE es una cuestión importante que tanto los organismos gubernamentales como el público en general reconocen. Con el fin de acelerar la tasa de utilización de métodos adecuados de procesamiento y gestión, se necesitan políticas y procedimientos regulatorios y legislativos. La legislación de la UE anticipó que se necesitarán tecnologías rentables y sólidas en materia ambiental en relación con el reciclado de RAEE para la industria electrónica, junto con diseños de los productos y conceptos de producción más ecológicos. Es importante que se cumpla con esos requisitos de una manera proactiva. Para poder separar, procesar y aislar los residuos en forma adecuada, estos deben estar correctamente caracterizados, lo que representa un desafío ya que los residuos tienden a ser bastante heterogéneos y complejos en cuanto al tipo, el tamaño y la forma de los componentes y los materiales. Por consiguiente, es necesario un estudio continuo exhaustivo y multidisciplinario para comprender esa corriente de residuos en particular. Una indicación importante para las investigaciones futuras sería proyectar los flujos de RAEE en todo el mundo y evaluar sus costos sociales, ambientales y económicos, tanto en forma cuantitativa como cualitativa. Para lograr una industria de reciclado desarrollada para los residuos electrónicos, debe comprenderse mejor la dinámica de la generación de RAEE y de los mercados. El desarrollo de una industria de reciclado estable dependerá, en parte, del suministro estable de material. Desde una perspectiva política, se necesita investigación adicional sobre el nivel de aplicación, la efectividad y la eficacia de diversos procesos y equipos para la gestión de RAEE. Las tecnologías actuales no son particularmente rentables y, a la fecha, muchos aspectos del reciclado dependen de operaciones manuales. Además, los métodos existentes son limitados en cuanto a su capacidad para manejar productos complejos como los tubos de rayos catódicos o las computadoras personales que contienen una amplia variedad de materiales. Por último, también es necesario promover y ampliar la conciencia pública en relación con la protección ambiental mediante la publicidad y la educación, a fin de orientar las preferencias de los consumidores hacia los productos que se fabrican para generar, a la larga, pocos residuos peligrosos o sólidos. Una vez que se comprendan y se cuantifiquen mejor algunas de las cuestiones relacionadas con los residuos electrónicos, los resultados podrán ofrecer una base que sirva para delinear diferentes opciones de intervención y para anticipar sus efectos.

Agradecimientos Los autores agradecemos a la Profesora Helene Hilger por editar nuestro manuscrito y al Director del CECRI (Instituto Central de Investigación Electroquímica), Karaikudi, India.

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prepared

by

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for

ASSURE.

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