La simulación ayuda a reducir la basura electrónica

¿Sabía que la basura electrónica, o e-waste, es el problema de desechos de más rápido crecimiento en el mundo? De hecho, los humanos generan la asombrosa y creciente cantidad de 50 millones de toneladas métricas al año. Afortunadamente, la tecnología de simulación puede ayudarnos a reducir los desechos electrónicos y mejorar las soluciones de gestión de desechos electrónicos para este problema global en aumento.

¿Qué es la basura electrónica?

Los desechos electrónicos se refieren a equipos eléctricos y electrónicos que han agotado su valor de utilidad debido a la redundancia, el reemplazo o la rotura.

La Asociación para la Medición de las TIC para el Desarrollo define los desechos electrónicos clasificándolos en seis categorías:

1. Equipos de intercambio de temperatura, como acondicionadores de aire, congeladores
2. Pantallas y monitores, como televisores y computadoras portátiles
3. Lámparas
4. Equipos grandes, como lavadoras y estufas eléctricas.
5. Equipos pequeños, como microondas y máquinas de afeitar eléctricas.
6. Pequeños equipos informáticos y de telecomunicaciones, como teléfonos móviles e impresoras

Los avances tecnológicos, la demanda de los consumidores y la reducción del ciclo de vida del producto han contribuido a que los desechos electrónicos obtengan una distinción no deseada como el flujo de desechos de más rápido crecimiento en el mundo. Para 2030, la producción anual de desechos electrónicos está en camino de alcanzar los 75 millones de toneladas métricas.

Muchas personas compran dispositivos nuevos antes de que los viejos se hayan reciclado correctamente, lo que genera una gran cantidad de desechos electrónicos. Además, muchos dispositivos no están diseñados para ser reparados o reciclados. Esto lleva a que una gran cantidad de desechos electrónicos se eliminen de manera inadecuada, lo que puede afectar negativamente al medio ambiente y la salud humana.

Los riesgos de la basura electrónica

Los materiales altamente peligrosos en los desechos electrónicos, como el mercurio, el plomo, el arsénico y los retardantes de llama bromados, requieren una eliminación especial. Sin embargo, según un informe de la Plataforma para Acelerar la Economía Circular (PACE) y la Coalición de Residuos Electrónicos de la ONU, solo una pequeña fracción, el 20%, de los desechos electrónicos globales se recolecta y recicla adecuadamente cada año. Esto conduce a graves peligros ambientales y para la salud, incluida la contaminación, la liberación de materiales tóxicos en el aire y el agua, y efectos adversos para la salud de las personas y los animales. Además, los desechos electrónicos reciclados incorrectamente también pueden generar riesgos para la seguridad de los datos.

Los desechos electrónicos pueden ser mortales: desde discapacidades congénitas hasta problemas de salud en los sistemas nerviosos central y periférico, los desechos electrónicos tienen consecuencias significativas para el bienestar humano. Su efecto en los ecosistemas también puede ser devastador, como en el sitio de desechos electrónicos ubicado en Guiyu, China, donde las muestras de suelo reflejan algunas de las concentraciones más altas del mundo de dioxinas tóxicas y metales pesados, lo que hace imposible cultivar alimentos o beber agua potable. (el plomo registrado fue 2.400 veces superior al considerado seguro, según la investigación).

Soluciones impulsadas por simulación para desechos electrónicos

La simulación puede desempeñar un papel fundamental para ayudar a los innovadores a crear nuevos productos de forma rápida y rentable. La simulación se puede emplear para reducir los desechos electrónicos de cuatro maneras diferentes.

1. Selección de materiales

Vale la pena considerar formas de reducir los desechos electrónicos al principio de la fase de diseño del producto mediante la simulación. El primer paso es asegurarse de que los productos estén fabricados con materiales con la menor huella ambiental.

Los productos como Ansys Granta Selector se centran en el diseño ecológico basado en materiales para que los ingenieros puedan tener en cuenta la sostenibilidad de los materiales antes en el proceso de diseño, lo que ayuda a reducir el tiempo de desarrollo del producto y a elegir materiales más sostenibles.

2. Optimización de topología

Otra solución para los desechos electrónicos incluye reducir la cantidad de material utilizado en el producto.

Para los componentes estructurales de un producto, una viga sólida de metal o plástico puede parecer la opción correcta al principio. Pero los ingenieros pueden realizar análisis de optimización de topología para mostrar dónde se puede eliminar el material de la viga sin comprometer la resistencia de la viga. La optimización de topología puede producir diseños inusuales que un ingeniero podría no considerar primero, pero que son lo suficientemente fuertes como para proporcionar el soporte estructural necesario para el producto.

3. Simulación electromagnética

Los materiales electromagnéticos se pueden minimizar simulando sus propiedades y comparando los resultados con las especificaciones. Por ejemplo, los ingenieros pueden estar usando un dieléctrico que es más grueso de lo necesario para proporcionar un margen de error en las propiedades de aislamiento eléctrico de los componentes de un dispositivo. Las simulaciones electromagnéticas se pueden usar para ayudar a hacer que el dieléctrico sea más delgado y al mismo tiempo proporcionar el aislamiento eléctrico necesario. Se podrían ejecutar simulaciones similares para minimizar la cantidad de material utilizado en conductores, resistencias y otros componentes.

4. Desmontaje del producto

Muy pocas empresas que fabrican dispositivos electrónicos tienen en cuenta el desmontaje al diseñar un producto. Su primera prioridad durante la etapa de desarrollo suele ser encontrar la forma más eficiente de ensamblar un componente. Pero, ¿qué sucede si la forma en que se ensambla un componente facilita el desensamblaje cuando el dispositivo ha llegado al final de su ciclo de vida? De esa manera, sería más fácil extraer materiales valiosos para reciclar y reutilizar y eliminar materiales tóxicos para que no lleguen a los vertederos.

La simulación permite a los ingenieros explorar más formas de organizar los componentes y el orden en que se ensamblan en mucho menos tiempo del que se necesitaría para construir un prototipo. El diseño virtual y las pruebas mediante simulación permiten a los ingenieros considerar el montaje y el desmontaje durante la fase de diseño, lo que podría facilitar el reciclaje de materiales valiosos y la eliminación de materiales tóxicos cuando el producto ya no se pueda utilizar.