En enero de 2018, la primera base de datos paneuropea de materias primas secundarias, incluidos muchos "críticos", se conectó. Desde entonces, hemos sabido más sobre qué depósitos de materias primas residen en automóviles, baterías y dispositivos electrónicos vendidos, utilizado y almacenado en los 28 países de la UE y, en última instancia, reciclado o desechado. Empa jugó un papel clave en el proyecto ProSUM.

Cada europeo posee una media de 250 kilogramos de dispositivos eléctricos y electrónicos. A estos se suman 15 kilogramos de baterías de plomo y dos kilogramos de otro tipo de baterías, incluidos 500 gramos de baterías de iones de litio, y una parte de un automóvil de 60 kilogramos. Todos estos productos eventualmente se descomponen o se vuelven obsoletos. Algunos de ellos se tiran y se reciclan, otros se revenden en plataformas como ebay y ricardo. Sin embargo, cantidades considerables acaban en los cajones, armarios y garajes, donde forman "depósitos de materias primas".

Un montón de datos fragmentados

Datos sobre la presencia y distribución de materias primas críticas en Datos sobre la presencia y distribución de materias primas críticas en productos, componentes y residuos se han generado de diversos sectores en los últimos años, como instituciones de investigación, industria, autoridades públicas y organizaciones no gubernamentales, y almacenados en varias bases de datos, formatos e informes. Todavía, sin embargo, nadie ha recopilado y procesado estos datos para que la industria del reciclaje, las autoridades y los tomadores de decisiones políticas pueden incluir todas estas materias primas en estrategias económicas y ecológicamente razonables.

Este es precisamente el desafío que el proyecto "Prospección de Materias Primas Secundarias en la Mina Urbana y Residuos Mineros" (ProSUM), financiado por el programa de investigación de la UE Horizonte 2020, establecerse (www.prosumproject.eu). Además de 17 instalaciones de investigación de 12 países, el proyecto también involucró a tres laboratorios Empa, especialmente el laboratorio de Tecnología y Sociedad, que estuvo a cargo del paquete de trabajo "Caracterización del producto".

Encabezado por Patrick Wäger, el laboratorio ha estado investigando sistemas de reciclaje durante muchos años. Uno de los enfoques de investigación es el manejo de desechos eléctricos y electrónicos (conocidos como desechos electrónicos) en Suiza, así como en países en desarrollo y países en vías de desarrollo. En años recientes, el enfoque de las actividades se ha ampliado para incluir materias primas críticas como el indio, elementos de tierras raras y metales de platino.

Una ciencia joven

El investigador de Empa, Heinz Böni, y su equipo se han concentrado en el papel de las materias primas críticas en el "metabolismo social". Un juego sobre el metabolismo físico, esto es lo que los científicos ambientales llaman los flujos de materiales y energía provocados por las actividades sociales. La investigación sobre el metabolismo social es una ciencia bastante joven, con Peter Baccini y Paul Brunner allanando el camino a fines de la década de 1980 en Eawag, el instituto de investigación acuática del dominio ETH. Desde 2007, un grupo de investigación de la Universidad de Yale se ha centrado en evaluar los riesgos de suministro de materias primas; los investigadores de Yale desarrollaron una "matriz de criticidad", sobre la base de la cual la UE publicó su primer estudio sobre la criticidad de las materias primas en 2010.

El equipo de Böni se centra especialmente en cerrar ciclos de materiales para metales raros y materias primas críticas. En un proyecto financiado por la Oficina Federal Suiza para el Medio Ambiente, por ejemplo, los investigadores examinaron la recuperación de neodimio, que se encuentra en imanes de bobina móvil en discos duros, por ejemplo, y reciclado de indio, que se encuentra en pantallas planas. En la actualidad, el equipo de Empa está trabajando en las posibilidades de recuperar metales raros de los componentes eléctricos y electrónicos de los vehículos y así mantenerlos en el ciclo del material.

Una invitación de los Países Bajos

Fueron investigadores de la Universidad Tecnológica de Delft quienes finalmente se acercaron a los científicos de Empa y les pidieron que se unieran al consorcio ProSUM. "Los colegas holandeses nos conocían por colaboraciones en otros proyectos, "dice Patrick Wäger, quien encabezó uno de los cinco paquetes de trabajo de ProSUM. El punto de partida fue una base de datos de materias primas minerales en la UE, que la Oficina Francesa de Recursos Geológicos y Mineros (BRGM) había desarrollado en el marco de un proyecto anterior de la UE, "Minerals4EU". El investigador de Empa, Amund Loevik, tuvo la tarea de recopilar los datos dispersos de diferentes fuentes y ponerlos en una forma coherente. El objetivo principal era evaluar la calidad de los datos y ponderarlos en consecuencia.

Para lograr esta ambiciosa tarea, Wäger y compañía solicitaron respaldo a otros colegas de Empa:Matthias Rösslein, del laboratorio de interacciones entre partículas y biología, ayudó a Loevik a procesar y evaluar los datos utilizando métodos estadísticos. Los expertos en análisis Renato Figi y su equipo del laboratorio de Tecnologías Analíticas Avanzadas desarrollaron y validaron nuevos métodos para tomar y preparar muestras y realizar análisis químicos (consulte la página 16). El objetivo clave aquí fue determinar el nivel de materias primas críticas contenidas en productos seleccionados y fracciones del procesamiento de baterías viejas, dispositivos eléctricos y electrónicos y en diversas fracciones de trituradoras de vehículos al final de su vida útil.

En enero de 2018, la base de datos ProSUM finalmente se puso en marcha en www.urbanmineplatform.eu. La plataforma de mina urbana contiene conjuntos de datos sobre flujos, cepo, composición y flujos de residuos de las baterías, dispositivos y vehículos eléctricos y electrónicos. Esto permite a los investigadores, la industria del reciclaje y los responsables políticos para obtener información específica sobre desarrollos pasados ​​y futuros, por ejemplo, con el fin de estimar el potencial de materia prima de determinadas existencias en la mina urbana o desarrollar estrategias de reciclaje innovadoras.