El análisis de flujo de materiales (AFM) es una herramienta de toma de decisiones para una adecuada gestión y manejo de residuos. Por medio de los datos e información de los diferentes actores y procesos se puede tener una visión más precisa sobre el movimiento y flujo de los residuos electrónicos. Ahora, la siguiente investigación se enfocó en realizar un análisis de flujo de materiales para ver cómo dichos materiales, contenidos en los RAEE particularmente en los residuos de teléfonos circulares, fluyen a través de los diferentes procesos de desensamblado hasta su recuperación. Se analizaron las eficiencias de desensamblado, balance de materiales y composición de los residuos de teléfonos celulares.
5.5.1 Metodología
La metodología de análisis de flujo de materiales de los residuos de teléfonos celulares se enfocó en el balance de materiales y la eficiencia de desensamblado de los equipos celulares. La recicladora Proambi brindó todo el apoyo logístico y técnico para este estudio y donó 80 teléfonos celulares. Primero, se llenó una hoja de datos de las características de cada teléfono celular, junto con los materiales, herramientas y equipos que se requirieron para el proceso. Luego, con el apoyo de un técnico se procedió al desensamblado manual. Cada parte o componente del teléfono celular fue pesado sobre una balanza analítica (Modelo PPN-40S,
TecnoCor) y se cronometró cada paso del desmontaje. En el Anexo D se presentan algunas fotografías del proceso.
El número de piezas desensambladas osciló entre 13 y 15 partes, según el tipo de teléfono celular. Se analizaron las siguientes marcas y modelos de teléfonos (con el número de unidades entre paréntesis): Alcatel 6045 (10), BTE (15), Huawei Y520-U03 (15), Huawei G527-U081 (15), BLU Star4.5 (2), BLU Life (2), ZTE Blade A475 (2), ZTE V6 (2), ZTE Blade L3 (2), Samsung SMJ1000MU (10), Samsung J1 (1), Samsung J3 (2) y Samsung Grand Prime (2).
Una vez registrada esta información, se realizó un análisis de balance de masas de cada teléfono celular y sus componentes, con base en las metodologías propuestas por Yu et al. (2010) y Badiru et al. (2013). La variación en el material durante el proceso de desmontaje manual (DM) se determinó calculando la diferencia entre el peso inicial del teléfono celular (Sfin)
y la suma del peso de todos los componentes que abandonaron el proceso (Sfout) (Ecuación
4.5). Además, se calculó la variación porcentual del material durante el desensamblado (Em) para determinar la eficiencia del proceso y el porcentaje de pérdidas de material (Ecuación 4.6).
∆𝑀 = Σ𝑓'(− Σ𝑓*+,(Ecuación de Balance de Materiales) (4.5)
𝐸𝑚 = /0123
/045 ∗ 100 (Ecuación de Eficiencia de Desensamblado) (4.6)
A partir del peso obtenido de cada teléfono celular y el pesaje de cada uno de sus componentes, cálculo el porcentaje y peso de los materiales de los residuos celulares en México. Es así como se pudo determinar el peso de los metales comunes (Al, Cu, Fe, Pb, Sn, Zn), metales preciosos (Ag, Au, Pd), metales poco comunes como (Be, Pt, Ta, In), plástico y vidrio. Se tomó como referencia los datos de generación de residuos electrónicos obtenidos en el año 2015 por la SEMARNAT (RAEE: 1,103.57Kt) y Baldé et al. (RAEE: 1000 Kt). Estudios realizados por Baldé et al. indican que solamente el 0.5% del total de los RAEE generados contienen teléfonos celulares, por lo tanto, el peso de los residuos celulares para la SEMARNAT es de 5517.9 toneladas y para la investigación de Baldé et al. es de 5000 toneladas. Adicionalmente, se utilizó el dato obtenido de las entrevistas a las recicladoras en México, los resultados mostraron que las doce empresas reciclaron un total de 301 toneladas de residuos celulares.
5.5.2 Resultados
Los resultados del análisis de flujo de materiales en residuos de teléfonos celulares, mostró una alta eficiencia en el proceso de desensamblado manual. La Tabla 5.16 muestra la eficiencia de desensamblado, la cual estuvo entre 98% y 99%. La marca Huawei presentó una mayor eficiencia de separación manual con 99%, mientras que las demás marcas tuvieron una eficiencia del 98%. El tiempo de separación también se analizó y fluctuó entre los 3.24 minutos hasta los 4.22 minutos. La marca Samsung fue la más rápida en ser desensamblada (3.24 min) y el celular de la marca BLU tuvo el mayor tiempo promedio de desensamblado que fue de 4.22 minutos. Con respecto al peso de cada componente, existen partes cuyo peso varía dependiendo la marca de celular. Al analizar cada pieza se pudo observar que la mayoría tienen pesos similares sin importar la marca del equipo.
Una de las partes que mayor importancia tiene en el reciclaje de celulares es la tarjeta de circuitos impresos (PCB). Estudios a nivel mundial coindicen que el componente con mayor valor económico y contenido de metales preciosos es la tarjeta de circuitos impresos (Ogunniyi et al. 2009, Ouguchi et al. 2011, Kumar et al. 2015, Yamane et al. 2011, Holgersson et al. 2018). De los cinco modelos de celulares analizados, se realizó el cálculo del porcentaje que representa la tarjeta madre en el celular, y se obtuvo que la PBC ocupa un 9% del peso total del equipo. La tarjeta madre de tres de las cinco marcas tienen el mismo peso de 13 gramos, mientras que Huawei tiene un mayor peso con 16 gramos (19% más) y Samsung con el menor peso de 11 gramos (15% menos que las tres marcas).
Tabla 5.16. Peso y eficiencia de los componentes de un teléfono celular obtenidos a partir del desensamblado manual
Ítem Componentes de Celular
Peso promedio de los componentes del teléfono celular [g] Samsung (20 unid) Huawei (20 unid) Alcatel (15 unid) BLU (15 unid) ZTE (10 unid) 1 Carcaza delantera 15.0 16.0 17.0 11.0 16.0 2 Altavoz 2.0 1.0 1.4 2.0 2.0 3 Pantalla táctil 13.0 15.0 *** 18.0 22.0 4 Display 21.0 20.0 33.0 21.0 24.0 5 Batería 42.0 35.0 44.0 30.0 44.0 6 Tarjeta de Circuitos Impresos 11.0 16.0 13.0 13.0 13.0 7 Centro de carga 5.0 5.0 6.0 5.0 1.0
8 Cámara frontal 0.2 0.5 0.5 0.5 0.5
9 Cámara posterior 0.6 0.1 0.1 0.1 0.1
10 Bocina 0.4 0.5 0.5 0.5 0.5
11 Botones (Inicio, vibración) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
12 Audio 0.6 1.0 1.0 1.0 1.0
13 Carcaza posterior 18.0 20.0 18.0 20.0 16.0
14 Bandeja tarjeta SIM 0.0 0.0 0.5 0.0 0.5
15 Otros (Tornillos, flexores,
cables, botones, plásticos.) 18.0 8.0 21.0 8.0 11.0
Peso inicial (g) Peso final (g)
150 140 160 133 155
147 138 156 130 152
Eficiencia (%) 98 99 98 98 98
Tiempo de Desensamblado (min) 3.24 3.95 4.11 4.22 3.67
*** Pantalla táctil pegada al display
Fuente: Elaboración propia a partir de las pruebas de desensamblado manual (2017)
La composición general de los celulares está conformada por 23 elementos y una categoría de “otros” que abarca porcentajes de materiales que no pueden ser recuperados como porcelanas, flexores, partes plásticas, pegamento, entre otros (Baldé et al., 2015; Cucchiella et al., 2015). En la Tabla 5.17 se muestra un cuadro comparativo de las diferentes composiciones de los residuos celulares en México, a partir de estudios hechos por Cucchiella et al. y Baldé et al. en el año 2015. Posteriormente se calculó el peso de cada elemento con los datos de residuos celulares generados por la SEMARNAT (5,517.9 toneladas), Baldé et al. (5,000 ton) y la investigación de campo realizada en doce recicladoras (301 ton). En esta Tabla se visualizan las categorías que han sido clasificados los elementos, junto con su porcentaje y pesos reales, con el fin de determinar qué materiales predominan o no en un celular.
Los 19 elementos que componen un teléfono celular están clasificados según su composición físico-química: metales, no metales, metales preciosos y tierras raras. En la categoría de los metales, existen 11 elementos que componen un celular (Tabla 5.17). El elemento metálico que se encuentra en mayor porcentaje es el cobre (9.94%), seguido del acero (9.74%) y cobalto (5%). En menor proporción se encuentran el litio (0.35%), tantalio (0.018%), tungsteno (0.31%) y zinc (0.4%). Los metales que se encuentran en concentraciones muy bajas son el indio y el plomo con porcentajes de 0.00006 y 0.004 respectivamente. En segundo lugar, se encuentran los metales preciosos conformados por materiales como el oro (0.02%), paladio (0.008%) y plata (0.24%). Como se mencionó previamente, estos metales se encuentran principalmente en las tarjetas de circuitos impresos y su recuperación tiene un gran atractivo comercial. Las tierras raras son elementos nuevos que forman parte de los celulares y sirven
como magnetos, por ejemplo, el neodimio y praseodimio los cuales se encuentran en porcentajes de 2.21 y 0.0079. Finalmente, el plástico es el material que mayor porcentaje se encuentra en el celular (45.03%) y la categoría de “otros” que representa el 21.15% y está conformado por restos de cables, flexores, gomas, restos de pintura, entre otros.
Tabla 5.17: Peso estimado de los materiales que componen los residuos celulares en México
Ítem Material
Composición Celular
(%) ***
Peso de los Materiales en Residuos de Celulares (Datos Estimados) (ton/año) Total RAEE en México: 5517.9 ton/y (S) Total RAEE en México: 5000 ton/año (B)
Total RAEE de las recicladoras formales en México 301 ton/año (C) Metales 1 Aluminio 2.35 129.67 117.50 7.07 2 Cobalto 5.00 275.90 250.00 15.05 3 Cobre 9.94 548.48 497.00 29.92 4 Indio 0.00006 0.003 0.003 0.00 5 Plomo 0.004 0.22 0.20 0.01 6 Litio 0.35 19.31 17.50 1.05 7 Níquel 1.6 88.29 80.00 4.82 8 Acero 9.74 537.44 487.00 29.32 9 Tantalio 0.018 0.99 0.90 0.05 10 Tungsteno 0.31 17.11 15.50 0.93 11 Zinc 0.4 22.07 20.00 1.20 Metales Preciosos 12 Gold 0.02 1.10 1.00 0.06 13 Paladio 0.008 0.44 0.40 0.02 14 Plata 0.24 13.24 12.00 0.72 Tierras Raras 15 Neodimio 0.04 2.21 2.00 0.12 16 Praseodimio 0.0079 0.44 0.40 0.02 No metales 17 Vidrio 3.8 209.68 190.00 11.44 18 Plásticos 45.03 2484.71 2251.50 135.54 19 Otros 21.15 1167.04 1057.50 63.66 TOTAL 100 5518 5000 301
S: SEMARNAT (2017), B: Baldé et al. (2015), C: Estudio de campo con las 12 recicladoras entrevistadas, ***Datos duros Baldé et al. (2015).
Fuente: Preparado por el autor con base a estudios de campo (2017) y literatura de SEMARNAT (2017) y Baldé et al. (2015)
Conclusiones
• Por medio del análisis de flujo de materiales se pudo determinar la eficiencia de los procesos de desensamblado. Con los datos y cálculos obtenidos en estas pruebas, se pudo establecer que no todas las marcas presentan la misma eficiencia. Sin embargo, el proceso de desensamblado de los técnicos tuvo altos porcentajes de eficiencia (98% - 99%). La marca
de celular con mayor facilidad para desensamblar de manera manual fue Huawei en un tiempo menor a 4 minutos. La marca que presentó un porcentaje menos de facilidad de desensamblado fue Samsung con 98%, pero fue la marca que más rápido pudo desensamblarse con un tiempo de 3.24 minutos. La marca BLU tuvo el mayor tiempo promedio de desensamblado que fue de 4.22 minutos.
• Estudios a nivel mundial confirman que la tarjeta de circuitos impresos es uno de los componentes que tiene mayor importancia comercial, ya que contiene metales preciosos. La marca Huawei presenta un mayor peso de tarjeta de circuitos impresos (16gramos), lo que se podría asumir que puede contener una mayor cantidad de metales preciosos. El peso de la PCB de los demás modelos de celulares analizados fluctúa entre 13 y 11 gramos, siendo este último peso proveniente de la marca Samsung.
• Esta información es necesaria para futuras políticas públicas y programas para extender el tiempo de vida útil de un producto electrónico. Tanto en Europa como en Asia, la corriente para que la reparación la pueda hacer el mismo usuario ha traído grandes controversias en temas de seguridad y salud. Muchas marcas de fabricantes de electrónicos están opuestas a la reparación por parte del consumidor, mientras que empresas como iFixit motivan a las personas a reparar sus electrónicos y extender el tiempo de vida de sus AEE. Analizando los procesos y cada componente de un equipo, iFixit ha generado videos tutoriales que explican paso a paso como el consumidor puede cambiar la batería o la pantalla quebrada de un celular.