Reciclaje de aluminio

El primer paso en el reciclaje de aluminio es la recolección y clasificación de chatarra de aluminio de diversas fuentes. ^{[ 6 ]} La chatarra de aluminio proviene principalmente de desechos de fabricación o productos de aluminio al final de su vida útil, como vehículos, materiales de construcción y productos de consumo. ^{[ 6 ]} Los desechos de fabricación incluyen fragmentos, virutas, recortes y otros restos de aluminio de los procesos de fabricación. La chatarra posconsumo consiste en productos de aluminio obsoletos o desechados. Las latas de aluminio, ^{[ 7 ]} en particular, son una fuente importante de chatarra de aluminio reciclable. Una vez recolectada, la chatarra de aluminio se clasifica según el tipo de aleación, grado, niveles de impurezas y otros factores. ^{[ 7 ]} La clasificación puede hacerse manualmente o utilizando tecnologías como separadores de corrientes de Foucault, clasificadores de aire y separadores de densidad. ^{[ 8 ]} La chatarra se clasifica en categorías como chatarra de aleación forjada, chatarra de aleación fundida, latas de bebidas usadas, chatarra de automóviles y chatarra mixta. Una clasificación adecuada es esencial para producir aluminio reciclado de alta calidad.

Después de la clasificación, la chatarra puede someterse a procesos de pretratamiento para prepararla para la fundición. ^{[ 9 ]} Estos pueden incluir empacado, trituración, aplastamiento, granulación, desrecubrimiento y desmagnetización. ^{[ 10 ]} La trituración y el aplastamiento reducen el tamaño de partícula de la chatarra y la liberan de otros materiales, mientras que la granulación produce partículas finas ideales para la fundición. ^{[ 11 ]} El desrecubrimiento térmico elimina recubrimientos como pintura y plástico de las superficies de aluminio. ^{[ 8 ]} La desmagnetización elimina las partículas de hierro adheridas a la chatarra de aluminio. El pretratamiento mejora la densidad de la carga de chatarra y elimina contaminantes, lo que resulta en una fundición más rápida, un metal más limpio, una menor formación de escoria y un menor consumo de energía. ^{[ 12 ]}

Una vez pretratada, la chatarra de aluminio se somete a un tratamiento de fusión y metal líquido para producir una aleación de aluminio refinada apta para fundición o reprocesamiento. ^{[ 12 ]} Se utilizan diferentes tipos de hornos según el tipo de chatarra, la calidad del metal deseada y la economía. La chatarra más pequeña se procesa típicamente en hornos rotatorios o de reverbero alimentados con gas, mientras que las piezas individuales grandes de chatarra se pueden cargar directamente en hornos de reverbero a través de pozos laterales. ^{[ 11 ]} También se utilizan hornos de inducción eléctrica. A medida que la chatarra se funde, se agregan fundentes para unir y absorber las impurezas, que se raspan de la superficie como escoria. También se puede inyectar gas cloro para eliminar impurezas mediante flotación. El fundido puede luego someterse a procesos de refinamiento, como la inyección de fundente, para reducir aún más el hidrógeno y las impurezas. La desgasificación elimina el hidrógeno disuelto, mientras que la filtración química elimina las impurezas sólidas y las inclusiones. El resultado final es una aleación de aluminio fundida lista para la fundición. ^{[ 13 ]}

El aluminio reciclado fundido se moldea en formas sólidas como lingotes, barras o directamente en láminas o palanquillas de extrusión. La fundición por enfriamiento directo se utiliza comúnmente para solidificar el aluminio líquido en grandes palanquillas cilíndricas para extrusión o laminación. ^{[ 8 ]} El método de enfriamiento directo rocía agua sobre el metal caliente al salir del molde, enfriándolo rápidamente hasta convertirlo en una palanquilla sólida. ^{[ 14 ]} Para los lingotes, se suelen utilizar moldes tipo libro, que producen lingotes en forma de losa aptos para refundición o laminación. ^{[ 15 ]} La fundición continua da forma directamente al aluminio en losas de laminación sin un paso intermedio de fundición de lingotes. La fundición de tiras de doble cinta o de doble rodillo produce tiras de aleación de 6-7 mm de espesor directamente desde el fundido para su posterior laminación. El método de fundición depende del procesamiento y uso posterior de la aleación de aluminio reciclado. ^{[ 16 ]}

El reciclaje de aluminio utiliza aproximadamente el 5% de la energía necesaria para crear aluminio a partir de bauxita ; ^{[ 23 ]} la cantidad de energía necesaria para convertir el óxido de aluminio en aluminio se puede observar claramente cuando se invierte el proceso durante la combustión de un propulsor compuesto de termita o perclorato de amonio .

La extrusión de aluminio mediante troqueles es una forma específica de obtener material reutilizable a partir de chatarra de aluminio, pero no requiere el alto consumo energético de un proceso de fusión. En 2003, la mitad de los productos fabricados con aluminio provenían de material de aluminio reciclado. ^{[ 24 ]}

El beneficio con respecto a las emisiones de dióxido de carbono depende en parte del tipo de energía utilizada. La electrólisis puede realizarse utilizando electricidad de fuentes no fósiles, como la nuclear, la geotérmica, la hidroeléctrica o la solar. La producción de aluminio se ve favorecida por fuentes de electricidad barata. Canadá, Brasil, Noruega y Venezuela tienen entre un 61 y un 99 % de energía hidroeléctrica y son importantes productores de aluminio. Sin embargo, los ánodos ampliamente utilizados en el proceso Hall-Héroult están hechos de carbono y se consumen durante la producción de aluminio, generando grandes cantidades de dióxido de carbono, independientemente de la fuente de electricidad. ^{[ 25 ]} Se están realizando esfuerzos para eliminar la necesidad de ánodos de carbono. ^{[ 26 ]} El uso de aluminio reciclado también disminuye la necesidad de extraer y refinar bauxita.

La enorme cantidad de aluminio que se utiliza implica que incluso pequeñas pérdidas porcentuales representan grandes gastos, por lo que el flujo de material se controla y contabiliza rigurosamente por razones financieras. La producción y el reciclaje eficientes también benefician al medio ambiente. ^{[ 27 ]}

Debido a que muchos países siguen dependiendo de la electricidad generada con carbón para la producción de aluminio, la industria del aluminio contribuye al 2 % de las emisiones globales de gases de efecto invernadero, alrededor de 1100  millones de toneladas de dióxido de carbono. ^{[ 28 ]} Muchos países buscan ahora descarbonizar el aluminio no solo porque es el segundo metal más utilizado en el mundo, sino también porque abordaría significativamente las emisiones totales de gases de efecto invernadero en un esfuerzo por frenar el cambio climático. ^{[ 29 ]}

Como uno de los materiales más reciclables y reciclados en uso hoy en día, el aluminio puede reciclarse prácticamente de forma infinita. Dado que el aluminio reciclado requiere el 5 % de la energía utilizada para producir aluminio nuevo, alrededor del 75 % del aluminio fabricado sigue en uso actualmente. ^{[ 30 ]} Según la Asociación del Aluminio, en mercados industriales como el automotriz y el de la construcción, el aluminio se recicla hasta en un 90 %.

Desde 1991, las emisiones de gases de efecto invernadero de las latas de aluminio han disminuido aproximadamente un 40%, de forma similar a los niveles de demanda de energía. Esto se puede atribuir a una reducción en la intensidad de carbono de la producción de aluminio primario, una mejora en la eficiencia de las operaciones de fabricación y la producción de latas más ligeras. ^{[ 31 ]} Si bien el aluminio primario solo representa el 26,6% de la lata, constituye la principal fuente de su huella de carbono. Por ejemplo, en 2020, el 86% de la producción de aluminio de China dependía principalmente de electricidad generada a partir del carbón. Por otro lado, Canadá obtiene aproximadamente el 90% de su producción de aluminio primario mediante energía hidroeléctrica, siendo considerado el país más sostenible del mundo. ^{[ 29 ]}

El aluminio y sus aplicaciones son amplias y numerosas: desde la construcción de defensa y la transmisión eléctrica hasta su papel fundamental en productos que reducen las emisiones (vehículos eléctricos y paneles solares). Por ello, los países han comenzado a descarbonizar el aluminio para combatir el cambio climático global.

El reciclaje de aluminio ofrece varios beneficios económicos cuando se realiza correctamente. De hecho, la Agencia de Protección Ambiental considera el reciclaje una parte fundamental de la economía de Estados Unidos, ya que contribuye a la recaudación de impuestos, los salarios y la creación de empleo. ^{[ 32 ]} Al facilitar el manejo de la chatarra y mejorar su eficiencia —desde la chatarra al final de su vida útil hasta su reutilización durante toda la etapa de producción (chatarra interna)— el reciclaje de aluminio ayuda a alcanzar los objetivos de una economía circular. ^{[ 33 ]} Este tipo de economía se centra en minimizar la extracción de recursos naturales, lo que conlleva una reducción de los residuos industriales y de consumo. Algunos ejemplos de países que han adoptado la transición a una economía circular son la Unión Europea, Finlandia, Francia, Eslovenia, Italia, Alemania y los Países Bajos. ^{[ 34 ]}

Un estudio realizado en Estados Unidos reveló que el reciclaje de aluminio ofrece diversos beneficios económicos. Este proceso incrementó los salarios de la industria de gestión de residuos y reciclaje de 2100 millones a 5000 millones de dólares , creó más de 100 000 empleos en la economía estadounidense y generó 1600 millones de dólares en ventas de materiales. Además, ahorra energía suficiente para abastecer a 1,5 millones de hogares al año y evita que más de un millón de toneladas de residuos terminen en vertederos anualmente.     

La escoria blanca, un residuo de la producción primaria de aluminio y de las operaciones de reciclaje secundario, generalmente clasificado como desecho, ^{[ 40 ]} todavía contiene cantidades útiles de aluminio que pueden extraerse industrialmente. ^{[ 41 ]} El proceso produce lingotes de aluminio, junto con un material de desecho altamente complejo. Este desecho es difícil de gestionar. Reacciona con el agua, liberando una mezcla de gases (que incluye, entre otros, hidrógeno , acetileno y amoníaco ) que se inflama espontáneamente al contacto con el aire; ^{[ 42 ]} el contacto con aire húmedo produce la liberación de grandes cantidades de gas amoníaco. Sin embargo, a pesar de estas dificultades, el desecho se ha utilizado como relleno en asfalto y hormigón . ^{[ 43 ]}