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Los estándares sobre el reciclaje de cobre han cobrado impulso sostenidamente en años recientes. Y ahora, un subcomité de ASTM está listo para publicar su primer estándar sobre reciclaje de cobre al que se unirán otros actualmente en curso.

Por más de 10 000 años, la humanidad ha empleado cobre para todo, desde herramientas hasta ornamentos. La evidencia arqueológica indica que los antiguos egipcios minaban y colaban cobre para equipos agrícolas, instrumentos de cocina, recipientes para agua y cosméticos, mientras los sudamericanos precolombinos lo martillaban y fundían para producir objetos decorativos y religiosos. En el siglo XIX, alrededor de los Grandes Lagos de Norteamérica, exploradores descubrieron minas de cobre y artefactos entre los que había cuchillos y hachas que databan de 8500 años atrás. Este resistente y maleable mineral de color naranja rojizo ha tenido un profundo impacto en la historia: dio punto final a un período histórico, la Edad de Piedra, y abrió la puerta para el siguiente, la Edad de Bronce.

Miles de años más tarde, el cobre sigue siendo indispensable. Según el Servicio Geológico de los EE. UU., el cobre se encuentra en tercer lugar, solo por debajo del hierro y el aluminio, como el metal más frecuentemente utilizado en la industria. Su ductilidad, conductividad térmica y eléctrica y resistencia a la corrosión contribuyen a que sea un material tan deseado. Otro factor que contribuye a ello es su capacidad de reciclarse repetidamente sin perder ninguna cualidad o desempeño.

La Asociación Internacional del Cobre destaca que, de 2006 a 2015, los fabricantes a nivel global utilizaron 25 millones de toneladas de cobre, 35 % del cual se trataba de cobre reciclado. El material reciclado tenía su origen ya sea en productos que alcanzaron su vida útil (desechos antiguos) o en la producción y aguas abajo en el proceso de fabricación (desechos nuevos).

Un enfoque estándar para el reciclaje

Ya que el cobre se ha estado recobrando por tanto tiempo y por tantas instancias distintas, era de esperarse que surgieran variaciones en la forma de procesarlo. Distintos enfoques para su reciclaje pueden conducir a diferentes resultados. Constancia, y no variabilidad, es lo que los productores y usuarios de cobre reciclado y aleaciones de cobre requieren.

Con la necesidad de uniformidad y las preocupaciones por las impurezas y la trazabilidad del reciclaje de cobre al alza, el comité sobre cobre y aleaciones de cobre (B05) formó el subcomité sobre materiales reciclados (B05.08) en 2018. El grupo de 24 miembros se ha propuesto sentar en la misma mesa a los productores de desechos de cobre (quienes recolectan, clasifican, procesan y refinan el elemento químico) y a los usuarios de desechos de cobre para crear un enfoque estandarizado para el reciclaje del cobre. Sus estándares serán de aplicación para dos categorías: cobre puro, que es un grado altamente refinado de cobre que contiene, por lo menos, un 99.90 % de este mineral, y aleaciones de cobre, como el bronce y el latón.

"La percepción es que existe una cadena de valor del cobre bellamente conectada y coordinada: se mina, se refina, se convierte en productos útiles y sustentables que permanecen en el mundo por muchas, muchas décadas", dice Adam Estelle, director de Varillas y Barras de la Copper Development Association y presidente del subcomité B05.08. "En última instancia, esos productos se recolectan y reciclan, y el cobre va de aquí para allá en este ciclo sin perder sus propiedades como material. En la realidad, el sector del reciclaje y quienes producen y venden cobre y productos de aleaciones con base de cobre son dos industrias diferentes y, en ocasiones, dos mundos diferentes. Están las empresas que recolectan y procesan desperdicios tanto provenientes de la fabricación como de productos que cumplieron con su vida útil con todo tipo de composiciones en aleación, distintos tipos de configuraciones y múltiples sistemas metálicos como, por ejemplo, los de acero y aluminio. Luego están las empresas que compran los desperdicios y vuelven a fundirlos para hacer cobre y productos de aleaciones de cobre nuevos como, por ejemplo, tubos para plomería y varillas de bronce. Vimos una oportunidad y una necesidad de mejorar y fortalecer el diálogo entre estos dos sectores. Y vimos cómo podríamos lograr eso mediante el desarrollo de nuevos estándares".

El subcomité sobre materiales reciclados tiene actualmente dos elementos de trabajo en curso: la obtención de una muestra representativa de tajos granulados de cobre fino para la determinación de sus características físicas y composición química (WK76562) y la codificación de artículos fabricados con aleaciones de cobre para su segregación al final de su vida útil (WK71320).

Estelle dice que el WK76562 está en vías de convertirse en el primer estándar publicado específicamente relacionado con desechos del comité B05 de ASTM. Detalla un método estandarizado para tomar una muestra representativa de "tajos" granulados de cobre fino o aleación de cobre para analizar su composición química u otras propiedades importantes. Los tajos son una forma común y muy importante de los desechos, típicamente producidos recortando alambres de cobre en trozos pequeños y uniformes. Estas piezas se utilizan en aplicaciones metalúrgicas y de chapado, y aparecen en partes automotrices, artículos de ferretería, eléctricos, de plomería y de uso marítimo, sujetadores y otros productos.

"Si bien los productores y usuarios de desechos típicamente cuentan con sus propias técnicas de muestreo, a nuestro mejor saber, este sería el primer estándar de su tipo en establecer un método constante y armonizado para la producción de una muestra significativa de tajos para su posterior análisis. El valor de un estándar así reside en su potencial para mitigar o evitar las disputas entre compradores y vendedores de tajos de cobre a causa de asuntos como la química, el rendimiento del metal y el contenido de humedad. Anticipamos que el borrador del estándar saldrá a votación en el futuro cercano", dice Estelle.

Jeff Fisher de Northeast Metal Traders percibe el beneficio de contar con un enfoque estandarizado para el muestreo. Northeast Metal Traders es un procesador e intermediario de desechos no ferrosos para clientes de todo el mundo.

"Siempre y cuando tanto el productor como el comprador usen el mismo método para recolectar y probar las muestras, podemos esperar resultados similares", dice. "El sistema que utiliza Northeast Metal está diseñado para garantizar la representación del paquete completo de desechos, pero podrás encontrar a quien solo tome una muestra manual de la parte superior de la caja, que no representa realmente cuál es el verdadero material que hay desde la parte superior hasta el fondo. Queremos que las partes del muestreo y de la prueba sean tan uniformes como sea posible. Un proceso estándar tanto para el lado del proveedor como para el del consumidor permitirá que todos hagan productos aceptables".

Como resalta Fisher, existen numerosos enfoques en cuanto a cómo muestrear tajos de cobre. Esta variedad puede complicar la discusión sobre un método específico y su selección.

"Allá afuera hay una variedad de procesos que parecen viables como base para una práctica común", dice Stephen Christiansen, ingeniero de procesos en Revere Copper Products y miembro del subcomité B05.08. "Los miembros europeos del comité podrían volcar la carga entera de su camión de tajos sobre el piso del taller y tomar muchas muestras distintas de allí. La práctica de Revere, si bien hace uso de una dotación limitada, consiste en usar un divisor de muestras para recuperar entre 40 y 50 lb de tajos. Dividimos este resultado en cuatro partes para obtener una muestra representativa".

Establecimiento de un idioma en común

Así como hay un gran surtido de prácticas de muestreo para los tajos de cobre, existe una variedad de métodos para codificar la composición de las aleaciones de cobre en el torrente de desechos. Con la práctica para la codificación de artículos fabricados con aleaciones de cobre para su segregación al final de su vida útil (WK71320), el subcomité se está enfocando en un sistema estándar de codificación o marcaje para categorías específicas de productos fabricados con aleaciones de cobre. Este elemento de trabajo emula la práctica para la codificación de los artículos fabricados con plásticos para la identificación de resinas (D7611/D7611M) del subcomité sobre plásticos reciclados de ASTM (D20.95). Como es costumbre con las botellas de plástico, el sistema de codificación para el cobre incluiría identificadores visuales. Estos serían útiles para las instalaciones de procesamiento de desechos, comerciantes de desechos, fabricantes de lingotes, plantas de tubos y planchas y otras partes del sector del reciclaje interesadas en la distinción y segregación de desechos de productos que han llegado al final de su vida útil.

“Todas las empresas que ya enfrentan esta situación ya cuentan con instrucciones para identificar sus materiales de desecho, ya sea que los devuelvan a un refundidor o los vendan o los refundan ellos mismos", dice Eric Boes, ingeniero de calidad corporativa sénior en Delta Faucet Company. Boes es también miembro del subcomité sobre materiales reciclados. "Como es frecuentemente el caso, el hecho de que todos hablen en el mismo idioma y tengan un mecanismo de identificación de productos que mantenga a todos en sintonía se convierte en una ventaja. Eso es lo que estamos tratando de hacer con este elemento de trabajo".

El creciente número de aleaciones de cobre hace necesario el uso de ese idioma en común. También crea la necesidad de una forma constante de identificar la composición de los materiales.

"En el pasado, teníamos ocho o nueve aleaciones primordiales. Ahora estamos viendo de 40 a 50 aleaciones y, como resultado, cuando vamos a reciclar, existe un riesgo aún mayor de contaminación", dice Larry Wojnicz, ingeniero principal de materiales en la empresa de productos electrónicos de consumo Molex y miembro del comité B05.

En Molex, las aleaciones de cobre se segregan cuidadosamente, separando los desechos en diferentes contenedores con base en sus aleaciones.

"Si estás haciendo cientos de productos y tienes todas esas aleaciones diferentes, tendrás cientos de cajas distintas de desechos, suficientes para llenar un almacén entero". En Molex, desarrollamos combinaciones de números para los desechos y definimos cuáles de ellos son compatibles con otros. Segregamos, pero también consolidamos", dice Wojnicz.

En relación con la consolidación de los desechos, dice que el productor y el usuario deben trabajar de la mano para entender la compatibilidad de los materiales y los niveles de impurezas. Si se mezclan los tipos de desechos equivocados, el procesamiento fallará.

A medida que se desarrollan más composiciones para distintas aplicaciones, la oportunidad para la contaminación de los desechos aumenta. Un motivo del acrecentamiento de este riesgo es que algunas aleaciones tienen apariencias físicas idénticas. Y no obstante, debido a la presencia de diferentes elementos de aleación, no son idénticas y no deberían reciclarse juntas en ciertas situaciones.

“Dependiendo del producto y del proceso, no todas las familias de aleaciones se llevan bien con otras en el torrente de reciclaje”, dice Estelle.

Si un contaminante no detectado se cuela en la materia prima refundida, el resultado puede ser una variedad de problemas costosos como la fusión fuera de especificación, fallas en el procesamiento y degradación de las propiedades del material. Podría afectar las propiedades del material y obligar al usuario a comenzar desde cero. La remediación de estos impactos puede resultar costosa y dañar la relación que hay entre el productor y el usuario.

"Las impurezas se han vuelto más difíciles de detectar, incluso con significante de trazabilidad, especialmente a medida que vemos más impurezas contenidas en el cobre colarse al torrente de desechos. Contar con la trazabilidad necesaria para descubrir de dónde están llegando las impurezas y cómo controlarlas sería muy útil", dice Christiansen.

Reunir a productores y usuarios

Para que los nuevos estándares sobre cobre y aleaciones de cobre funcionen, productores y usuarios deben proporcionar aportes. Solo entonces los estándares podrán abordar los requisitos de ambas partes.

"Estamos en un punto en el que, para tener éxito y desarrollar documentos que sean significativos y generen valor en el mercado, también debemos tener a todas las partes sentadas a la mesa. Queremos que estos documentos sean revisados por quienes trabajan en el sector del reciclaje. Esto incluye a los miembros del ISRI [Instituto de las industrias de reciclaje de desechos]", dice Christiansen.

Una asociación comercial sin fines de lucro de alcance mundial con sede en los EE. UU., el ISRI aboga por la seguridad y la responsabilidad en el reciclaje de desechos. Entre otras cosas, proporciona lineamientos y define grados para los paquetes de desechos, incluidos los de cobre y aleaciones de cobre.

“Los estándares en los que estamos trabajando están diseñados para complementarse, no para competir con los estándares existentes desarrollados por el ISRI y otras organizaciones. De hecho, hemos abierto un diálogo responsable con el ISRI y somos muy afortunados de tener a algunos miembros del ISRI sentados a la mesa para asegurarnos de que cualquier estándar que creemos sea razonable y práctico y genere valor tanto para los productores como para los usuarios de los desechos con contenido de cobre", dice Estelle.

Para más información sobre el tema o para participar con el subcomité de ASTM International sobre cobre y aleaciones de cobre (B05.08), contacte con Adam Estelle.

Barra lateral: Grupos de tarea para el reciclaje de cobre y aleaciones de cobre

• El subcomité sobre materiales reciclados (B05.08) ha establecido tres grupos de tarea para examinar distintos aspectos del reciclaje de cobre y aleaciones de cobre.
• Grupo de tarea (TG) 807. Investigó la viabilidad de desarrollar una práctica estándar para recolectar muestras significativas de tajos de alambres para su análisis químico.
• TG 805. Explora el desarrollo de una práctica para el uso de analizadores de mano como los de espectroscopía de plasma inducido por láser (LIBS), espectroscopia de fluorescencia de rayos X (XRF) y magnetómetros en tipos y/o formas particulares de desechos con base de cobre.
• TG 802. Contempla la plausibilidad de desarrollar un sistema estandarizado de marcaje de productos que ayude a los recicladores a identificar y segregar por familia de aleación los desechos de cobre y aleaciones de cobre de productos que han llegado al final de su vida útil.