Audi financia proyecto de un nuevo proceso de reciclaje de metales

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La Fundación para el Medioambiente de Audi se ha unido a la Universidad de Minería y Tecnología de Freiberg para investigar nuevas formas de recuperar materias primas mediante el reciclaje. Elementos como el indio, el galio o incluso el estaño son a la vez limitados y esenciales para tecnologías modernas como la fibra óptica, la energía fotovoltaica y los semiconductores. Todos los dispositivos electrónicos se componen de piezas que contienen estos elementos. Mediante un proceso de extracción selectiva, el objetivo es recuperar estas materias primas de los residuos incinerados. Actualmente, estos materiales se pierden cuando los dispositivos electrónicos que los contienen se envían como residuos. El nuevo proceso está diseñado para recuperar estos valiosos metales de alta tecnología en el ciclo.

En 2019 se consumieron en Alemania alrededor de 16 toneladas de materias primas por persona. Esto incluye todas las materias primas extraídas de fuentes naturales, además de la biomasa y los combustibles fósiles, así como el mineral de hierro, cobre, plomo y zinc. En la actualidad, estos últimos deben importarse casi en su totalidad a Alemania para su transformación. Pero las materias primas metálicas son recursos finitos y a menudo escasos o sólo se encuentran en lugares aislados. Además, los minerales contienen grandes cantidades de roca inerte, lo que significa que los metales no están presentes en estado puro, sino que hay que extraerlos mediante complejos procesos químico-térmicos antes de poder procesarlos. Sin embargo, son esenciales para muchas tecnologías futuras, como la electromovilidad, las telecomunicaciones y la energía fotovoltaica. El United Nations World Resources Council, entre otros, prevé que su demanda aumentará de forma significativa en todo el mundo de aquí a 2030. Esto se debe a que la demanda de materias primas y metales, así como de los semiconductores fabricados a partir de ellos, crece a la par que el número de dispositivos electrónicos que se utilizan en todo el mundo.

Estos aparatos dependen de la electrónica de control, que se construye con semiconductores a medida, los cuales necesitan de ciertos elementos. Pero, a pesar de ser escasos e importantes, dichos elementos a menudo se pierden involuntariamente. Muchas personas tiran incorrectamente a la basura pequeños dispositivos electrónicos como linternas, memorias USB, enchufes y cables de carga o incluso teléfonos móviles, en lugar de devolverlos a los puntos de reciclaje.

En Alemania, estos residuos electrónicos se suelen procesar térmicamente, es decir, se incineran. Este proceso no permite recuperar eficazmente las valiosas materias primas para su uso industrial. En su lugar, permanecen en la escoria o en cenizas volantes. Éstas, a su vez, se depositan en vertederos, con lo que los elementos tecnológicos abandonan el ciclo y se pierden para su posible uso posterior. Aquí es donde entra en juego un proyecto de investigación sobre la extracción selectiva de indio, galio y estaño, financiado por la Fundación para el Medioambiente de Audi. El objetivo es extraer los metales contenidos en las cenizas o en la escoria tras la incineración de residuos domésticos para su posterior uso en nuevos productos. Mediante la reutilización y el reciclado, las materias primas no tienen que extraerse de la tierra, un planteamiento que puede reducir el impacto ambiental de la minería y las emisiones del comercio internacional de minerales y materiales forjados (es decir, equivalentes de materias primas).

Cabezales de pinzas a medida para iones metálicos

Basado en el método de extracción selectiva, Betty Leibiger, estudiante de doctorado en química de la Universidad de Minería y Tecnología de Freiberg, está desarrollando actualmente en el laboratorio un innovador proceso de reciclado. “El reto consiste en producir moléculas que se unan específicamente a los iones metálicos deseados”, explica Leibiger. En pocas palabras, Leibiger tiene que desarrollar una “pinza” de forma especial que pueda separar los iones metálicos de una solución de cenizas volantes. Cada “cabezal de pinza” hecho a medida se adapta sólo a un ion metálico concreto, como por ejemplo el indio. “A continuación, utilizamos un ácido para que las pinzas liberen los iones”. Este método permite separar gradualmente los iones metálicos individuales y obtener una pureza que los hace utilizables en aplicaciones tecnológicas.

“En esta fase del proyecto, la atención se centra en desarrollar una serie de cabezales de pinza adecuados, que luego se probarán y optimizarán a pequeña escala”, afirma Leibiger. Una vez optimizado, el proceso podría ampliarse. En una fase posterior se llevarán a cabo experimentos de extracción con cenizas volantes reales.

Uso ecológico de los recursos

El proyecto y la tesis doctoral asociada tendrán una duración total de tres años y serán financiados inicialmente por la Fundación para el Medioambiente de Audi hasta el próximo año. “Las materias primas son limitadas. Por eso resultan importantes los métodos para conservarlas, sobre todo en grandes cantidades útiles para la industria. Este proceso no es sólo una contribución científica más al establecimiento de los ciclos de los recursos, sino que también vincula el ecologismo tradicional con las tecnologías innovadoras, en consonancia con nuestro enfoque Greenovation”, afirma Rüdiger Recknagel, director de la Fundación para el Medioambiente de Audi. Otro objetivo del proyecto es concientizar sobre el uso ecológico de las materias primas

Muchos proyectos de la Fundación para el Medioambiente de Audi buscan hacer conciencia sobre el desaprovechamiento de materias primas y proponen formas de conservarlas:

• Por ejemplo, la start-up germano-india Nunam convierte baterías usadas en unidades móviles de almacenamiento de energía. Nunam también ha creado unas nano redes solares a partir de dos módulos de batería procedentes de Audi e-tron. Con este método se conservan recursos y se ahorra la energía que se habría empleado en reciclar y producir nuevas baterías.

• La contaminación de nuestros océanos por plásticos es un problema mundial. Junto con CLEAR RIVERS, la Fundación para el Medioambiente de Audi quiere contribuir a la solución. Las trampas de basura en ríos y puertos, como las que ya existen en el Canal de Bruselas-Charleroi, en Budapest y en Rotterdam, están diseñadas para evitar que los residuos plásticos lleguen al mar. La basura recogida se clasifica y posteriormente se recicla.

• El concepto de circuito cerrado también desempeña un papel importante en el proyecto de Audi “Extracción sostenible de elementos de alta tecnología”. Junto con la Universidad de Minería y Tecnología de Freiberg, se están investigando nuevas formas de extraer metales de alta tecnología como el galio, el indio, el germanio y elementos de tierras raras, promoviendo la minería microinvasiva.