Momento COLECTIVO

Fabricación del aerosol de MSPs a partir de residuos

de LCDs

Por: Liliana maría Álvarez Henao Karina Patricia Ramírez Correal John Alexander Pinzón rodríguez

Manejo Integrado de Residuos Sólidos

Introducción

El campo de los equipos eléctricos y electrónicos esta en evolución constante, especialmente los aparatos de comunicación e informática. Elementos o compuestos peligrosos, que si bien el manejo de este tipo de residuos definidos como Residuos Electrónicos RAEE Los residuos eléctricos y electrónicos son diversos, incluye tableros de circuitos, televisores, refrigeradores, computadores, teléfonos celulares, baterías, entre otros. Generalmente los RAEE son incinerados o puestos en rellenos sanitarios

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Figura 1. Componentes más comunes de RAEE. Fuente: Zhang, L., & Xu, Z. (2016)

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Justificación

El incremento de la población, aunado a la necesidad de obtener conocimiento y los avances tecnológicos, han promovido la utilización de aparatos electrónicos. Mientras que su uso es cada vez más popular, las estrategias de gestión de estos residuos y sus desarrollos, no alcanzan a responder a las necesidades de disminuir sus efectos negativos sobre el ambiente, una vez estos son desechados.

La existencia de procedimientos para abordar un tratamiento y disposición final de

este tipo de residuos facilita la implementación de un sistema como este para nuestro contexto.

Garantizar no solo el manejo adecuado de estos, sino también la reducción del impacto en el medio ambiente por espacio para su disposición, contaminación del recurso suelo y gasto de recursos naturales renovables y no renovables para su fabricación.

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Objetivos

Objetivo General Establecer una nueva propuesta para el tratamiento de los residuos de LCDs. Objetivos Específicos Determinar cuáles son los tratamientos que generalmente se les dan a los residuos de equipos eléctricos y electrónicos. Establecer cuáles son las fracciones de residuos que se pueden obtener de las pantallas LCD y cuáles son los posibles impactos al ambiente si no se realiza un correcto tratamiento y disposición de ellas.

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Hipótesis

Es posible contribuir al tratamiento eficiente de los residuos de pantallas LCDs, utilizando el silicato de sodio del que está compuesto el transistor de película delgada, para obtener material esférico meso poroso de sílice capaz de adsober CO2 del aire.

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Estado del arte

El desarrollo de tecnologías para reciclar residuos eléctricos y electrónicos ha entrado en un nuevo estado. La tecnología para disponer RAEEs ha pasado del simple desmontaje y clasificación a la utilización de tecnología de alto valor añadido. En el estado inicial del simple reciclaje de los RAEEs un simple y hosco proceso de separación fue ampliamente utilizado.

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Categorías de los de RAEE

Según la composición de los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos. Entre ellos:

Grandes electrodomésticos y pequeños

electrodomésticos Equipos de informática y procesadores de

datos centralizados Aparatos electrónicos de aparatos

consumo Aparatos de alumbrado Luminarias

Herramientas eléctricas Juguetes Aparatos médicos instrumentos de medida y Termostatos y

Máquinas expendedoras.

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Los métodos tradicionales de reciclaje de metales de los RAEE

Incineración El proceso tradicional metalúrgico de

blanqueo o lixiviación

Métodos de separación mecánica

• Separación magnética • Separación por corriente aire • Separación electrostática de Corona.

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Panorama global de los RAEE

La producción mundial de aparatos electrónicos y en particular de tecnologías de la información y las comunicaciones del producto mundial bruto la mayor parte procedente de China. Se estima que en el 2015, 330 millones de computadores y dos millones de teléfonos celulares se vendieron en todo el mundo, lo que corresponde a 7’848.000 toneladas.

Desechados a escala mundial se calcula entre 20 y 50 millones de toneladas generados cada

año. En América Latina, el reciclaje formal de los desechos electrónicos, que en su mayoría se

limita a un desensamble profesional, es una actividad bastante nueva. “Se estima que en los países de América Latina se están generando aproximadamente 120.000 toneladas al año, una cantidad que se triplicará hacia el 2015” (Ambiente, 2010). En Colombia el promedio de producción de RAEE generados por habitante correspondió a

3.7 y 5.3 kg, para los años 2009 y 2014. La proyección para el 2018 presenta un promedio de 6.8 kg/habitante. Por lo tanto, Colombia es el cuarto país productor en América Latina, después de Brasil, México y Argentina (GSMA & UNU-IAS, 2015).

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Los LCD

Una pantalla de cristal líquido o LCD (sigla del inglés LiquidCrystalDisplay) es una pantalla delgada y plana formada por un número de píxeles en color o monocromos colocados delante de una fuente de luz o reflectora. A menudo se utiliza en dispositivos electrónicos de pilas, ya que utiliza cantidades muy pequeñas de energía eléctrica (Gsmspain). Manejo Integrado de Residuos Sólidos

Componentes principales de una pantalla LCD. Fuente: Amato, A. (2017).

Contiene compuestos con efectos altamente negativos al ambiente y la salud, como metales (mercurio, cadmio, plomo, cobre, indio, etc.) y retardantes de llama bromados, arsénico que es carcinogénico y es adicionado al vidrio en forma de óxido para darle mayor claridad.

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Componentes principales de una pantalla LCD. Fuente: Amato, A. (2017).

El riesgo conectado a este elemento es la posible dispersión en la trituración durante el pretratamiento de los residuos. El óxido de indio es combinado con estaño para formar una película llamada ITO.

La captura y almacenamiento de dióxido de carbono ha recibido una especial. Entre las

tecnologías de captura de CO2 se encuentran las sílices mesoporosas soportadas con amina.Tiene varias aplicaciones como por ejemplo para capturar gases de combustión y capturar CO2 del aire.

Industrialmente, la preparación de estos materiales mesoposoros requiere métodos de precipitación usando grandes reactores de varios pasos y mucho tiempo, siendo costoso y a veces poco rentable.

Las partículas esféricas mesoporosas de sílica (MSPs por sus siglas en inglés), pueden ser sintetizadas aplicando un proceso novedoso, utilizando el silicato de sodio del que están compuestos los transistores de película delgada de los LCD (TFT-LCD) desechados. Este proceso puede hacerse de manera más rápida, con una alta rata de producción, más barato que si se parte de compuestos puros para producir esferas mesoporosas de las mismas características.

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Metodología Fabricación del aerosol de MSPs a partir de residuos de LCDs

El procedimiento comienza al preparar la solución de silicato de sodio mezclando el polvo obtenido de la trituración del transistor de película con una solución 6M de hidróxido de sodio durante tres horas, luego es acidificado adicionando ácido nítrico, posteriormente esta solución es nebulizada en un atomizador ultrasónico con una entrada de aire limpio y seco, las mini gotas pasan a través de una zona de calentamiento cuya temperatura es controlada a 400°C. El tiempo total de reacción de este proceso de flujo continuo es de 4 segundos. Después del calentamiento las MSPs “sintetizadas” son recogidas al final del reactor por un filtro de alta eficiencia. Finalmente se lavan y se filtran con agua desionizada seguido por el secado en un horno a 110°C.

Montaje para la fabricación de MSPs usando proceso de spray ultrasónico. Fuente L-Y Lin (2013)

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Caracterización

El análisis elemental de los desechos crudos se realizó por espectroscopia de dispersión de rayos X. El sobrenadante de sílica fue analizado por con Plasma Acoplado Inductivamente acoplado a Espectrometría de Masas. (ICP MS).

La medición del área específica, el volumen específico de los poros, y el diámetro promedio fueron medidos utilizando nitrógeno y determinando la adsorción – desorción utilizando un analizador de área.

Los tests de adsorción de CO2 se realizaron utilizando un analizador termogravimétrico, en condiciones isotérmicas a 60°C.

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Resultados

Luego que los investigadores realizaran la síntesis de MSPs con varios reactivos inclusive los puros, se obtuvieron que las esferas resultantes del procedimiento con ácido nítrico fue el que arrojó las partículas con mejores propiedades de adsorción de CO2. Lo que hace a los residuos de TFT-LCD un excelente precursor de polvo de sílica para la preparación de estos materiales a usar en controles de tipo ambiental, reduciendo costos de producción, obteniendo una mayor área de adsorción de CO2, y siendo rápidas de sintetizar. Estas características hacen a las MSPs obtenidas.

Usando sílica de paneles LCD desechados un producto competitivo en las aplicaciones de captura de dióxido de carbono en los gases de combustión.

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Marco Legal

Colombia se encuentra un marco jurídico para la gestión de residuos tecnológicos, mediante el cual se manejan directrices con diferencias y con desacuerdos a la hora de implementarlas. Mediante el cual se argumenta por la legislación de Colombia en relación al tema de residuos tecnológico en la Ley 1672 19-07-2013. Por la cual se establecen los lineamientos para la adopción de una política pública de gestión integral de Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos (RAEE).

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Conclusiones

Existe un tratamiento es que es económico, rápido. La mayoría de estudios de tratamiento de residuos electrónicos de inclinan

por la recuperación de los metales. Este procedimiento de convertir el polvo de sílice residuos de los TFT-LCD en

partículas esféricas llenas de poros con mucha área superficial y capaces de adsorber CO2 .

innovador y provechoso. La posibilidad de hacer de los residuos de LCDs una fuente secundaria de

materiales crudos juega a favor de una reducción de metales peligros en el ambiente.

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Bibliografía

Amato, A., Rocchetti, L., &Beolchini, F. (2017). Environmental impact assessment of different end-of-life LCD management strategies. Wastemanagement, 59, 432-441.

Ambiente, V. d. (Julio de 2010). Lineamientos Técnicos para el Manejo de Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos. Recuperado el 23 de Febrero de 2017, de Viceministerio de Ambiente: http://www.residuoselectronicos.net/wp-content/uploads/2012/03/Guia_RAEE_MADS_2011-reducida.pdf

Colombia, L. d. (19 de Julio de 2013). Residuos tecnológico en la Ley 1672 19-07-2013. Gestión integral de Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos (RAE). Recuperado el 23 de Febrero de 2017, de Legislación de Colombia : http://www.minambiente.gov.co/images/normativa/leyes/2013/ley_1672_2013.pdf

Gsmspain. (s.f.). Recuperado el 23 de Febrero de 2017, de Ciencia y tecnología: http://www.gsmspain.com/glosario/?palabra=LCD

He, Y., &Xu, Z. (2014). The status and development of treatment techniques of typical waste electrical and electronic equipment in China: A review. Waste Management &Research, 32(4), 254-269.

Lin, L. Y., &Bai, H. (2013). Facile and surfactant-free route to mesoporous silica-based adsorbents from TFT-LCD industrial waste powder for CO 2 capture. Microporous and MesoporousMaterials, 170, 266-273.

Zhang, L., &Xu, Z. (2016). A review of current progress of recycling technologies for metals from waste electrical and electronic equipment. Journal of Cleaner Production, 127, 19-36.

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