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INTRODUCCIÓN
La producción de aparatos eléctricos y electrónicos (AEE) es uno de los sectores de mayor crecimiento de la industria manufacturera en el mundo (Widmer 2005, Peralta 2006). Por otra parte, la industria de los AEE es la responsable de entre el 10 y 20 % del impacto ambiental global en relación con el agotamiento de los recursos no renovables (Kahan 2016).
Los residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE) han sido motivo de interés en las últimas décadas porque tiene un flujo complejo por su composición y con un crecimiento acelerado. Cucchiella et al. (2015), mencionan que el flujo de RAEE aumenta más rápido que el resto de los residuos, se estima que crece entre 3 y 5 % anualmente. De acuerdo con un reporte de la Universidad de las Naciones Unidas en 2014 se generaron, en el mundo, cerca de 42 millones de toneladas de RAEE (Baldé et al. 2015). México se encuentra entre los 40 países del mundo y seis latinoamericanos que desechan más aparatos electrónicos (Magaline et al. 2015).
Esta tendencia representa problemas ambientales y aumenta la necesidad de implementar acciones para su gestión (Mohabuth y Miles 2005, Tartiu 2009, Song et al. 2013), en la búsqueda de la minimización de impactos y de medidas para la valorización y aprovechamiento de los recursos (Ylä-Mella 2004, Sinha et al. 2005).
La importancia en la gestión de los RAEE se debe a las particularidades que los diferencian de otros tipos de residuos. De acuerdo con su composición pueden manejarse como residuos peligrosos o de manejo especial. Sin embargo, considerando la fuente de generación es común que sean manejados con el flujo de los residuos sólidos urbanos (RSU).
En cuanto a la electrónica de consumo, las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) son un sector que ha estado creciendo muy rápido, entre los dispositivos de este sector están los teléfonos móviles (Aleksic 2014). La introducción de nuevas tecnologías, con más aplicaciones y más funcionales provoca que los ciclos de vida de los dispositivos sean relativamente cortos, convirtiéndose rápidamente en tecnología obsoleta (Osibanjo y Nnorom 2008, Nnorom et al. 2009, Kasper et al. 2011, Kiddee et al. 2013, Suckling y Lee 2015).
La tecnología móvil es un mercado de rápido crecimiento, el uso del teléfono móvil ha crecido de manera exponencial pasando de 4.7 billones de suscriptores en el mundo en 2009, a 7.2 billones de suscriptores en 2015, aumentado el número de suscriptores 39 %, en países desarrollados y 249 % en países en desarrollo en un periodo de 10 años. En el mundo la tasa de penetración de la telefonía móvil ascendió a 97 % (ITU 2016, Welfens et al. 2016) creando al mismo tiempo problemas de generación de residuos de teléfonos móviles y la necesidad de su gestión.
Para la gestión ambiental, existen metodologías científicas que evalúan productos, procesos o servicios, entre ellas está el análisis del ciclo de vida (ACV) (ISO 14040 2006 e ISO14044 2006). El ACV se ha aplicado para comparar sistemas de manejo y evaluar las cargas ambientales asociadas, identificando y cuantificando el uso de materia, energía y los vertidos al entorno para determinar las consecuencias que su uso produce en el ambiente (Barton et al. 1996, Ekvall et al. 2007, Obersteiner et al. 2007, Schmidt y Pahl-Wostl 2007, Winkler y Bilitewski 2007).
Esta metodología también se ha aplicado a etapas de gestión de residuos sólidos urbanos, tales como transporte, disposición y aprovechamiento (Foolmaun y Ramjeawon 2008, Cleary 2009, Rives et al. 2010). Asimismo, para la evaluación de los impactos que provoca la producción del teléfono móvil (Yamaguchi et al. 2003), el consumo de materiales y la energía durante su ciclo de vida (Yu et al. 2010).
El propósito de esta investigación fue calcular el beneficio ambiental al extender la vida útil del teléfono móvil en las etapas de adquisición de materias primas/producción, distribución, uso y fin de vida útil con el método del ACV en tres escenarios. Se entiende por vida útil, el periodo de tiempo estimado que el teléfono móvil puede tener para cumplir correctamente con su función. En el caso que abordamos, la vida útil está asociada con la obsolescencia que determina el usuario.
MATERIALES Y MÉTODOS
Para realizar esta investigación se aplicó el método de ACV, siguiendo las cuatro etapas de acuerdo con la normas ISO 14040 (2006) e ISO 14044 (2006): definición de objetivos y alcance, análisis de inventario, evaluación e Interpretación de impactos.
Definición de objetivo y alcance
Para aplicar la metodología a este estudio de caso se asumió como escenario de referencia el tiempo promedio de uso de un teléfono móvil reportado por Cruz (2103), agregando seis meses a cada escenario propuesto, porque es el periodo de tiempo en el que se observan diferencias en el tiempo de vida útil del teléfono móvil, de acuerdo al usuario.
Se evaluó el impacto ambiental conforme a tres escenarios de manejo del teléfono móvil, el criterio de análisis fue el promedio de tiempo de uso. El escenario base fue el uso del teléfono móvil durante 18 meses (situación actual, S0), la extensión de su vida hasta 24 meses (escenario 1, S1) y 30 meses (escenario 2, S2).
Posteriormente se determinó la unidad funcional (UF), definida como el uso y gestión del teléfono móvil durante 30 meses en tres escenarios, diferenciado por la duración de la vida útil del teléfono móvil (Fig. 1).
El escenario S0 requiere el uso de 1.66 teléfonos móviles de 18 meses de vida útil para alcanzar la UF, el escenario S1 requiere de 1.25 teléfonos de 24 meses de vida útil, y el S2 permite alcanzar con un único teléfono móvil la unidad funcional. Para cada uno de estos escenarios se consideraron las siguientes etapas del ciclo de vida de un teléfono móvil:
a) Etapa de adquisición/producción, se incluyen los porcentajes de componentes obtenidos mediante el análisis de los datos recolectados a través de la caracterización de 15 teléfonos móviles.
b) Etapa de distribución, corresponde a la producción del teléfono móvil en China y su posterior distribución desde la ciudad de México, por lo que se ha incluido el transporte en barco transoceánico (puerto Shanghái, China-Ensenada, México) y transporte terrestre (Ensenada-Ciudad de México-Mexicali).
c) Etapa de uso, para esta etapa se analizó información obtenida de la literatura para calcular la media de consumo energético de un móvil en su etapa de uso. Se multiplicó la media de consumo por 1.5 (para S0), por 2 (para S1) y por 2.5 (para S2), asumiendo que a mayor vida útil del teléfono móvil, menor tiempo dura la batería con carga, por lo que se recarga con mayor frecuencia.
d) Etapa de fin de vida, se incluye el transporte a la planta de tratamiento para el desmontaje y posterior reciclado de componentes y el propio proceso de separación y reciclaje con las cargas evitadas correspondientes. En cuanto al transporte, se considera el impacto por el transporte de Mexicali, Baja California, México a la planta de tratamiento de RAEE ubicada en Monterrey, Nuevo León, México. Para el proceso de tratamiento se considera la descontaminación y separación manual de componentes, quedando tres fracciones de residuos [placa de circuito impreso (PCI), pantalla de cristal líquido (LCD, por sus siglas en inglés), residuos y baterías], los cuales siguen distintos tratamientos para la recuperación de materiales.
Una vez definidos los escenarios a analizar se establecieron criterios de entrada por etapa de análisis de acuerdo con el cuadro I.
Inventario de ciclo de vida (ICV)
Para la adquisición de los datos del ICV, considerando su importancia en cuanto a disponibilidad, fiabilidad y calidad, se realizó la caracterización del teléfono móvil, se usaron fuentes secundarias de información tales como bases de datos, documentos oficiales y referencias científicas. Se modelaron tres escenarios de acuerdo con los supuestos que se presentan en el cuadro II.
Se utilizó la base de datos Ecoinvent (2008), para configurar el ICV, adaptando algunos datos al caso de estudio, tales como la aportación energética por tecnologías, el transporte, las distancias y el tratamiento de las fracciones separadas.
Una vez identificados los materiales y procesos de fabricación del teléfono móvil, se aplicaron los siguientes criterios en la definición del inventario:
a) Se tomó información de la base de datos Ecoinvent (2008), previa adaptación al caso de estudio situado en México (aportación energética por tecnologías, distancias y medios de transporte).
b) Se consideró la adquisición de materias primas, fabricación de componentes que forman parte del producto y el transporte de materiales de fabricación de acuerdo con consumos en China.
c) No se consideró el embalaje del producto terminado.
d) Se consideró la distribución del producto terminado (China-México).
e) Se consideró una eficiencia de reciclaje 1:1 de los materiales.
Etapa 1: Adquisición/producción. Consideraciones y datos de entrada
A partir de la caracterización del teléfono móvil promedio, se modelaron los resultados en el programa SimaPro. Los datos de inventario correspondientes a la etapa de adquisición de materia prima y producción se adaptaron de Ecoinvent (2008) según lo indicado anteriormente, asumiendo las siguientes características para cada componente de acuerdo con el cuadro III.
Cada teléfono móvil analizado tenía componentes y materiales propios, por lo que en lugar de obtener un inventario promedio, se modeló cada móvil en el paquete SimaPro y se obtuvieron los indicadores ambientales. Posteriormente se obtuvieron los indicadores promedio, que fueron modelados como representativos del teléfono móvil promedio durante las etapas de adquisición de materias primas y producción. Los datos que representan la etapa de adquisición/producción del ACV se muestran en el cuadro VI. Las emisiones consideradas para la fase de inventario se han asignado en seis categorías de impacto según el método CML (Guinée 2002).
Etapa 2: Distribución. Consideraciones y datos de entrada
El cuadro VII presenta los recorridos considerados para el transporte del teléfono móvil del lugar de fabricación al distribuidor.
Etapa 3: Uso: Consideraciones y datos de entrada
Para esta etapa se calculó la potencia media de consumo energético del móvil para los tres escenarios. De acuerdo con Rosen y Meier (2001), el consumo de un teléfono móvil es de aproximadamente 9 kw/h/año. Se consideró la aportación energética por tecnología, correspondiente a México (cuadro VIII).
Al tomar en cuenta S2 como UF, para este estudio se asumió un incremento del 10 % para el (S1) y 20 % para el (S2) en pérdida de eficiencia de la batería quedando las proporciones de consumo energético para cada escenario como se muestra en el cuadro IX.
Etapa 4: Fin de vida/Reciclaje. Consideraciones y datos de entrada
En la etapa de fin de vida, o desuso del teléfono móvil se incluyó el escenario de reciclaje. La figura 2 muestra los primeros tres materiales (PCI-LCD, residuo y baterías) obtenidos a través de un proceso de descontaminación y separación manual. Estos materiales pasan por procesos y tratamiento distintos para la recuperación de materiales. Además, se pueden observar los requerimientos para cada proceso así como los materiales recuperados.
En el cuadro X se presentan los componentes del teléfono móvil potencialmente reciclables y las entradas requeridas para cada proceso.
El cuadro XI muestra una relación de materiales primarios y secundarios. La columna de cargas evitadas representa los recursos o materias primas que se evita extraer de la naturaleza a través del uso del material secundario o reciclado. En la columna de materiales secundarios se observan los materiales reciclados que sustituyen el recurso primario.
CUADRO XI RECICLADO DE MATERIALES DEL TELÉFONO MÓVIL
RAEE = residuos de aparatos eléctricos y electrónicos
Se asume que el tratamiento de los componentes del móvil es en la ciudad de Monterrey, Nuevo León, por lo que se considera el transporte del material de Mexicali a esta ciudad (2240 km transporte terrestre).
Evaluación e interpretación de impactos
La evaluación del impacto es un proceso técnico, cuantitativo y cualitativo para caracterizar y evaluar los efectos de los contaminantes en los ecosistemas, identificados en la etapa de inventario.
En esta etapa se cuantifican las alteraciones provocadas al ambiente derivadas de la acción humana a través de la ejecución de prácticas que demandan el consumo de materias y energía.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En esta sección se presentan los resultados y se discuten los hallazgos de la aplicación de la metodología del ACV a la gestión del teléfono móvil por etapa y componente, comparando los tres escenarios propuestos.
El cuadro XII resume los resultados del ACV por escenario para cada categoría de impacto. Se observa que el escenario base S0 es el que ocasiona mayor impacto en todas las categorías, esto se atribuye al mayor uso de recursos. Bento (2016), afirma que la preocupación por los impactos negativos asociados al ciclo de vida de los teléfonos móviles está en relación con los grandes volúmenes de producción y características de corto tiempo de vida.
CUADRO XII CUANTIFICACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL POR ESCENARIO (S)
kg eq. = kilogramos equivalentes, S0 = escenario base (18 meses de uso), S1 = 24 meses de uso, S2 = 30 meses de uso
La figura 3 muestra que la batería y la PCI son los componentes que más contribuyen al impacto ambiental; la primera a la reducción de capa de ozono, y la segunda a la categoría de eutrofización.
La figura 4 muestra el nivel de contribución al impacto ambiental por etapas de ciclo de vida del teléfono móvil, las de mayor impacto son adquisición, producción y uso. En la primera etapa, la categoría de mayor contribución es la reducción de la capa de ozono, asociada a la extracción de materias primas. En la segunda, la categoría de mayor impacto es calentamiento global, asociada a la generación y consumo de la energía eléctrica. Suckling y Lee (2015), afirman que la etapa de fabricación del móvil es la que aporta más emisiones de gases de efecto invernadero. Otro estudio estima que la manufactura del móvil produce 60 kg de CO2eq y la etapa de uso en un año produce cerca de 122 kg de CO2eq (Velmurugan 2017).
En la figura 5 se compara el nivel de contribución al impacto ambiental por escenario. En todas las categorías se observa una reducción para S2, mostrándose una reducción de casi el 40 % en la categoría de destrucción de la capa de ozono.
En general, se observa que al prolongar el periodo de uso del teléfono móvil se evitan cargas contaminantes, al no producirse más residuos y se disminuye el consumo de materia prima virgen en la producción de nuevos equipos. También se observa que a medida que se extiende el tiempo de vida útil de los teléfonos móviles los potenciales impactos ambientales se reducen en todas las categorías por la disminución en la demanda de materias primas y energía. Esto representa una oportunidad de intervención en la concientización de usuarios sobre el manejo del móvil en relación con las prácticas de cargas del dispositivo, con el propósito que administren los tiempos y momentos de carga, para evitar daños al equipo como consecuencia de la sobrecarga y calentamientos lo cual impacta en la disminución de su vida útil.
Ongondo (2011), explica que la reutilización de estos dispositivos y su composición en términos de masa y volumen representan los productos electrónicos más valiosos que actualmente se encuentran en gran número en el flujo de residuos, por lo que al final de su vida útil son productos de alto valor. Sin embargo, la complejidad de los diseños dificulta los procesos de tratamiento para la recuperación de fracciones. En este sentido Nnorom (2009), menciona que entre las barreras para el reciclaje de RAEE, está la falta de conciencia sobre riesgos de toxicidad y el no usar técnicas correctas en la gestión. Además, Welfens y Seibt (2016) señalan que se requiere de una combinación de varios factores económicos, sociales, institucionales y culturales para una gestión efectiva.
Liao (2013) afirma que el desarrollo de productos respetuosos del ambiente se está convirtiendo en una práctica estándar de producción, a través de iniciativas para el ahorro en el consumo de energía, reducción de emisiones y diseños orientados a promover el uso eficaz de los recursos y el reciclaje.
CONCLUSIONES
Es importante implementar medidas de gestión de teléfonos móviles al final de su vida útil, teniendo en cuenta las oportunidades y beneficios que representa su reutilización, considerando además, que son los equipos electrónicos de mayor consumo y que más se disponen en el flujo de los RSU. Sin embargo, con el fin de formular estrategias, es necesario tener en cuenta que la posibilidad de reciclar las fracciones recuperables depende de una serie de factores tales como la rentabilidad de los procesos de reciclaje, la existencia de mercados para el material reciclado, volumen, concentración y pureza del material reciclado y la existencia de tecnologías de separación y reciclado e infraestructura.
Los resultados muestran que es importante cuantificar las cargas evitadas por la recuperación de materiales y el aumento del tiempo de vida útil al teléfono móvil, porque se evita la adquisición de nuevos dispositivos y la generación de residuos. Además, se reduce el combustible consumido durante la distribución del producto, asimismo disminuye el volumen de dispositivos en desuso que van a tratamiento, lo que significa menor impacto al deterioro de la capa de ozono.
En la gestión de RAEE el reciclaje juega un papel clave porque reduce el impacto ambiental debido a las cargas contaminantes evitadas por los tratamientos, ahorra recursos limitados y la energía usada para su extracción a través de la recuperación de los materiales que se reincorporan a la cadena de producción.
Sin embargo, antes de reciclar es importante considerar la reparación y reutilización del móvil, evitando que se convierta en residuo ya que una cantidad considerable de estos se desechan por razones de moda o estética siendo aún funcionales.
El estudio realizado muestra cómo a través del ACV es posible identificar los potenciales impactos ambientales y, además, determinar en qué etapa del ciclo de vida del teléfono móvil es posible intervenir para reducir o minimizar estos impactos. De acuerdo con los resultados el escenario de gestión S2 es el que trae mayor beneficio.
