De residuos a recursos: fabricación ecológica de PCB

En su camino hacia la sostenibilidad, la industria electrónica está adoptando procesos más respetuosos con el medio ambiente en la producción de placas de circuito impreso (PCB). Las prácticas sostenibles en la fabricación y el reciclaje de PCB son relativamente recientes en el sector. Con las nuevas restricciones al uso de sustancias tóxicas y otras formas de fabricar, la industria de las PCB está haciendo frente al cambio climático. Los principales fabricantes de PCB cumplen normativas como RoHS y REACH, entre otros requisitos. En este artículo vas a conocer los problemas relacionados con el impacto ambiental de las PCB y las soluciones sostenibles que aplican las empresas líderes del sector.

Impacto de la producción de PCB en el medio ambiente

La producción de PCB respetuosa con el medio ambiente busca resolver estos problemas con soluciones innovadoras y sostenibles. La fabricación tradicional de PCB genera muchos residuos:

• Contaminación química: los procesos de grabado liberan al medio ambiente productos químicos peligrosos, como ácidos y disolventes.
• Consumo de energía: procesos que consumen mucha energía, como el taladrado y el metalizado, contribuyen a las emisiones de carbono.
• Residuos de materiales: el cobre sobrante, la resina y los recortes de laminado suelen acabar en vertederos.

Estrategias para una producción de PCB sostenible

Reciclaje y reutilización de materiales: recuperar los restos de cobre para reutilizarlos reduce el consumo de materias primas, y reciclar los materiales no conductores de las placas reduce lo que acaba en los vertederos.

Materiales ecológicos: los laminados libres de halógenos evitan los humos tóxicos cuando se desechan. Las PCB biodegradables empiezan a surgir como alternativa ecológica. Y cumplir la normativa RoHS elimina el plomo nocivo de las PCB.

Ahorro de agua y energía: los sistemas de agua en circuito cerrado reciclan el agua de aclarado para reducir el desperdicio. Además, las plantas de producción están incorporando fuentes de energía renovable, como la solar.

Técnicas de fabricación innovadoras: la fabricación aditiva (impresión 3D) reduce el desperdicio de material porque solo deposita material donde hace falta. El taladrado láser consume menos energía que el taladrado mecánico tradicional. Y la automatización y las tecnologías IoT optimizan el consumo de energía y reducen los residuos.

El papel de diseñadores y fabricantes: apuesta por diseños sencillos que usen menos material, colabora con proveedores que ofrezcan materias primas con certificación ecológica y da prioridad a los procesos de fabricación que consumen poca energía y generan pocos residuos.

Fabricación sostenible de PCB

Antes, la producción de PCB dependía del plomo y del formaldehído, unos productos químicos muy tóxicos que hacían que la fabricación fuera muy peligrosa para los trabajadores y perjudicial para el medio ambiente. Las aguas residuales de los procesos de grabado contenían metales pesados, que dañaban gravemente el entorno. Con el tiempo, los fabricantes de PCB han ido cumpliendo las directivas RoHS y REACH, lo que les ha llevado a adoptar procesos más limpios.

RoHS: son las siglas de Restriction of Hazardous Substances (restricción de sustancias peligrosas). Prohíbe determinadas sustancias químicas en los productos electrónicos terminados, como las placas de circuito impreso y los cables. El objetivo de la RoHS es hacer frente al problema global de los residuos de electrónica de consumo. Puedes ver qué abarca el cumplimiento de la RoHS en nuestro nuevo artículo detallado sobre el tema.

REACH: son las siglas de Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals (registro, evaluación, autorización y restricción de sustancias químicas). Exige a los fabricantes de productos electrónicos que:

• Registren las sustancias químicas que producen, importan o usan
• Evalúen los datos de seguridad de las sustancias preocupantes
• Eliminen progresivamente las sustancias «extremadamente preocupantes» y las sustituyan por alternativas más seguras

Estas normativas implican eliminar sustancias tóxicas, garantizar cadenas de suministro éticas y usar materiales ecológicos. Cuando elijas un fabricante, da prioridad a los que cumplen estas normas para apoyar una industria de PCB más sostenible. Eso sí, los fabricantes de PCB se enfrentan a varios retos al adoptar una producción sostenible: costes iniciales más altos, materiales ecológicos que a veces rinden algo peor y normativas que varían de un país a otro y complican su aplicación.

Sustancias restringidas por la RoHS

El objetivo de la directiva es reducir el impacto ambiental y los riesgos para la salud de estas sustancias. A la RoHS se la suele llamar la «directiva sin plomo», pero en realidad restringe el uso de diez sustancias:

• Plomo (Pb)
• Mercurio (Hg)
• Cadmio (Cd)
• Cromo hexavalente (Cr6+)
• Polibromobifenilos (PBB)
• Polibromodifeniléteres (PBDE)
• Ftalato de bis(2-etilhexilo) (DEHP)
• Ftalato de bencilo y butilo (BBP)
• Ftalato de dibutilo (DBP)
• Ftalato de diisobutilo (DIBP)

La concentración máxima permitida en los productos no exentos es del 0,1 % (1000 ppm) en peso, salvo en el caso del cadmio, que está limitado al 0,01 % (100 ppm).

Las restricciones se aplican a cada material homogéneo del producto. Es decir, los límites no se refieren al peso del producto terminado, ni siquiera al de un componente, sino a cualquier material individual que se pueda separar mecánicamente (en teoría), como la funda de un cable o el estañado de la patilla de un componente.

Para poder vender productos en la UE, los fabricantes, importadores y distribuidores de PCB tienen que cumplir la RoHS. Para que una PCB montada cumpla la RoHS, no puede contener estas sustancias por encima del límite permitido. Además, hay que conservar la documentación y la trazabilidad necesarias para demostrar su cumplimiento.

Sustancias extremadamente preocupantes según REACH

La RoHS restringe el uso de materiales peligrosos en el producto final, mientras que REACH controla las sustancias químicas que se usan durante la fabricación de las placas de circuito impreso y de los componentes eléctricos y electrónicos. Esas sustancias figuran en la lista de sustancias extremadamente preocupantes (SVHC), entre las que se incluyen:

• Ftalato de dibutilo
• Ftalato de di(2-etilhexilo)
• Hexabromociclododecano  
• Ftalato de bencilo y butilo
• Óxido de tributilestaño

A diferencia de la RoHS, REACH se aplica tanto a la cadena de suministro como a los fabricantes. Los proveedores tienen que comunicar al fabricante de PCB que las placas desnudas, las placas montadas, las carcasas, los componentes, los subconjuntos y los productos terminados cumplen REACH.

¿Qué impacto tiene la fabricación de PCB en el medio ambiente?

Históricamente, la fabricación de PCB ha generado cierta preocupación ambiental por unos procesos que consumen mucha energía y provocan muchas emisiones. Además, sin una buena gestión de los residuos, la fabricación de PCB genera residuos peligrosos que pueden afectar a la salud y la seguridad de las personas.

Aun así, el impacto de la fabricación de PCB es solo una pequeña parte del impacto de toda la industria electrónica. Para que la fabricación de PCB sea sostenible, también hay que cambiar la forma de fabricar de los proveedores externos de componentes.

Cómo ha cambiado hoy la fabricación de PCB

Hoy en día, los fabricantes de PCB han incorporado nuevas técnicas que mejoran el rendimiento y la fiabilidad de las placas y sustituyen los materiales prohibidos. Por ejemplo, en lugar de la soldadura de estaño-plomo se usa una soldadura de estaño-plata-cobre (SAC). Aunque la plata es un material con ciertos riesgos, su uso en esta aleación es respetuoso con el medio ambiente.

• Materiales: para conseguir uniones resistentes y muy conductoras, se usan adhesivos de silicona o de poliamida cargados con escamas de plata.
• Tecnologías: la galvanoplastia, la formación de bolas de soldadura y la soldadura por inmersión son métodos sin plomo para mejorar el comportamiento de la soldadura.

El paso a la soldadura sin plomo también animó a los equipos de diseño a trabajar más de cerca con los fabricantes para conseguir layouts muy compactos. Esto permitió a los fabricantes producir placas pequeñas a bajo coste. Son mejoras que garantizan el cumplimiento de las políticas y normativas ambientales sin renunciar a la calidad.

Conclusión

¿Te preocupan las noticias sobre el cambio climático? No hay tiempo que perder: hay que prestar atención a la sostenibilidad de los productos que ofrecen las empresas. Diseñar y fabricar PCB respetuosas con el medio ambiente es fundamental para un futuro sostenible. Si se aplican prácticas sostenibles en todas las etapas de producción, la industria electrónica puede dar un gran paso adelante en materia ambiental. Fabricantes, consumidores y diseñadores pueden demostrar que la sostenibilidad y el desarrollo tecnológico, que muchos ven como objetivos opuestos, son compatibles. Casi siempre hay elección, pero en el diseño y la fabricación de PCB la sostenibilidad no debería ser opcional.