Reciclaje de lámparas LEDs: posibilidad y desafío

Hace unos años el LED comenzó su penetración en los mercados. Primero con paso lento que pronto se convirtió en trote y luego en una carrera por convertirse en la principal fuente de iluminación. Según EnergyStar, el LED representaba en el 2012 apenas el 1% de las ventas del mercado frente al 60% de los incandescentes, cinco años después ya representaba un 30% mientras que los incandescentes habían descendido a un 10%. Cada espacio que el LED gana en el mercado implica una mayor producción de lámparas y, con el tiempo, también un mayor desecho de éstas.

Si bien los LEDs han logrado superar por mucho en eficiencia energética a las fuentes tradicionales su producción y posterior desecho conllevan siempre una huella ecológica. Dado que la producción de luminarias LED se ha incrementado a millones de unidades, es importante ver cómo disminuir el impacto ambiental que su producción y desecho conlleva.

Hay que plantear el reciclaje de los LEDs como una medida para disminuir su impacto ambiental. El 95% de los componentes de estos equipos son potencialmente reciclables. Sin embargo, hacerlo no está exento de dificultades, las luminarias LED están compuestas de muy diversos elementos lo que dificulta su procesamiento. A su vez, por la cualidad misma de sus componentes, y si la tecnología LED busca perdurar, su reciclaje puede que incluso sea un paso necesario. Su implementación ya es un avance en la cuestión ambiental, ya que no contiene mercurio como sí lo tienen las lámparas fluorescentes.

Anatomía del LED

Un pequeño LED puede resultar un objeto mucho más complejo de lo que a primera vista aparenta ese punto amarillo. El 42.3% de la masa de una lámpara LED de retrofit pertenece al disipador de calor, comúnmente hecho de aluminio. La envolvente y los conectores de plástico representan el 21.3%, la electrónica del driver es el 16%, y 15% corresponde a la óptica. Sólo el 3.5% de la masa total es del chip y el socket, y la placa de contacto representan el 1.9%.

El módulo LED es el que representa más dificultades para su reciclaje dado que tiene una diversidad de elementos en muy pequeñas cantidades pero que son, no obstante, vitales para su funcionamiento. Por cada kilogramo promedio de módulos LEDs retrofits, por ejemplo, hay entre 20-25 mg de Itrio (Y); entre 8 y 12 mg de Lutecio; 1 mg de Cerio y 2 mg de Europio, todos estos elementos raros usados en la electrónica.

Los componentes del LED no son necesariamente los mismos en todos, pueden variar según su fabricación. Los diodos emisores de luz generan un espectro azul que luego es convertida en luz blanca a través de una cubierta de fósforo. La matriz del LED es inorgánica y en ella se encuentran pequeñas cantidades de metales raros. Los LEDs tienen frecuentemente una base hecha de nitruro de galio (GaN) o de nitruro de galio-indio (InGaN) y contiene entre 17-27 µg de galio y 28 µg de In. Los diodos pueden tener pequeñas cantidades de hilo de oro (Au) o plata (Ag), estaño (Sn), niquel (Ni), silicon (Si), titanio (Ti), germanio (Ge), entre otros.

LED que contiene titanio, calcio, silicio y galio. Imagen de Led Profesional.

Actualmente, el reciclaje de las tierras raras como el galio, germanio e indio –elementos que se suelen encuentrar en los componentes de electrónica– resulta más costoso que su explotación. El reciclaje de estos metales raros es un problema por las pequeñas concentraciones en las que se encuentra y que acompaña a otros compuestos. Sin embargo, los demás componentes de la luminaria, el aluminio de los disipadores de calor, el plástico de varios de sus componentes o el vidrio de sus ópticas pueden ser reciclados con mayor facilidad.

Son cantidades mínimas, como pequeños rastros de polvo en una gran habitación, pero que si se cuentan las miles de millones de lámparas que se han fabricado y se fabricarán, las briznas sumarán toneladas de tierras raras. Hay que ponerlo en perspectiva. Para el 2010 se produjeron 106 toneladas de galio y 574 toneladas de indio, 10% de la producción fue destinada a la fabricación de LEDs. Para comparar, en el 2015 se produjeron 1948 millones de toneladas de hierro en el mundo. Es decir, la producción anual de galio del 2010 fue el 0.000003% de la producción mundial de hierro del 2015. Incluso el oro, un mineral precioso escaso, tuvo una producción mundial en el 2015 de aproximadamente 3 mil toneladas (1).

El galio destinado a la producción de LEDs suma un 25% de las importaciones de esta tierra rara en los Estados Unidos. China, la principal productora global de módulos LEDs, ocupa además el primer lugar en la explotación de metales raros en el mundo. Para el 2015 el gigante asiático aportó el 83% de la producción mundial de galio, que continúa en aumento.

A pesar de la relativa escasez de elementos como el indio, el galio y el germanio utilizados en la electrónica, no existen, en el corto plazo, riesgos de carestía de estos elementos (2). Sin embargo, si continúa la tendencia actual en el aumento de su explotación y utilización para mediados de siglo esto puede cambiar, especialmente para el elemento indio.

La ventaja de los LEDs es su larga vida, sin embargo, su mayor demanda ha provocado también que la calidad de algunos productores decaiga para disminuir los precios y ser más competitivos. Esto ocasiona que se reduzca la vida de los LEDs y que no se aproveche en lo máximo los metales raros que contienen para su funcionamiento.

A la larga, si el LED se mantiene o crece como tecnología de iluminación, tendrá que hacer uso razonado de esas llamadas tierras raras. Sin embargo, hasta el momento, esto no siempre es así. No todas las lámparas LEDs que son desechadas han dejado de funcionar. Si bien éstas pueden funcionar por décadas algunas son desechadas aún funcionales, sin que se hayan depreciado, ya sea porque los consumidores cambiaron sus gustos o simplemente se quieren ajustar a las modas del momento.

Es probable que la mejor opción sea sacar el mayor provecho de cada LED, hacerlo de la mejor calidad posible para que dure el máximo tiempo que potencialmente puede dar. Esto no sólo porque se emplea en su fabricación tierras raras, sino también para dejar una menor huella ambiental. Hay que buscar formas para el reciclaje de los LEDs pero también hay que hacer que estos brillen por más tiempo en casas, oficinas, escuelas y todo aquel lugar en el que necesitemos su luz.

Fuentes: 
(1) United States Geological Survey, Mineral Commodity Summaries 2016, p.73.
(2) Max Frenzel et al., «Quantifying the relative availability of high-tech by-product metals – The cases of gallium, germanium and indium», Resources Policy, volumen 52, junio 2017, pp. 331.
http://unctad.org/es/paginas/PressRelease.aspx?OriginalVersionID=293
http://www.cyc-led.eu/End%20of%20life.html
https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/gallium/mcs-2016-galli.pdf
https://www.led-professional.com/resources-1/articles/led-lamps-recycling-technology-for-a-circular-economy
https://www.energystar.gov/sites/default/files/asset/document/LBR_2017-LED-Takeover.pdf

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