Europa es líder mundial en la fabricación de productos como motores de tracción para automóviles o turbinas eólicas. Sin embargo, para poder fabricarlos, son necesarios unos imanes permanentes procedentes de elementos derivados de tierras raras, o como se conoce por sus siglas en inglés REEs – Rare Earth Elements. En concreto, 17 metales especiales que se utilizan en diversas aplicaciones tecnológicas como motores eléctricos o tecnologías del ámbito de la energía renovable y de cuyo suministro Europa depende, particularmente, de China. De cara a los próximos años, se prevé que la demanda de estos elementos aumente de manera exponencial. Los imanes permanentes basados en neodimio (Nd) son los más potentes. Actualmente, el 98% de los imanes de Nd utilizados en Europa se importan de China, lo que conlleva una vulnerabilidad significativa en el suministro de materias primas esenciales para la fabricación de tecnologías clave.
Dentro de las distintas tipologías de residuos, el creciente volumen de Residuos de Aparatos Eléctricos y Electrónicos (RAEE) presenta importantes desafíos ambientales y económicos. Según el primer informe de las Naciones Unidas sobre RAEE, «los residuos electrónicos se están multiplicando sin control y solo se recicla el 20 %» [1]. Además, las previsiones para 2025 indican que las ventas de dispositivos de movilidad eléctrica se duplicarán en comparación con los niveles de 2014 [2]. De igual forma, los electrodomésticos de limpieza —que, a pesar de su diferente uso, comparten características de componentes con los dispositivos de movilidad eléctrica individuales— han experimentado un crecimiento significativo. En 2019, las ventas de aspiradoras inalámbricas de mano aumentaron un 127 %, mientras que las de robots aspiradores crecieron un 118 % [3]. Considerando estas tendencias, el reciclaje de componentes electrónicos presenta un desafío ambiental y económico crítico. La recuperación eficiente de estos materiales es esencial para mitigar el impacto ambiental de los RAEE, conservar los recursos naturales y reducir la necesidad de minería y extracción de materias primas. Sin embargo, los procesos de reciclaje actuales no facilitan la recuperación de REEs, lo que resulta en su pérdida aguas abajo. El reciclaje de componentes electrónicos suele ser laborioso, costoso y propenso a errores humanos, especialmente durante la fase de desmontaje, donde los componentes deben separarse cuidadosamente para su reutilización o reciclaje. Además, desechar el producto no es viable para recuperar materiales valiosos. Un reciclaje eficiente requiere el desmontaje de dispositivos electrónicos, un proceso que actualmente no se realiza o requiere mucha mano de obra y costes elevados.
Esta situación, que representa un riesgo para la autonomía y sostenibilidad europea, ha llevado al desarrollo del proyecto REEPRODUCE, financiado por la Unión Europea, que busca establecer una cadena de valor integral para el reciclaje de RAEE a escala industrial para reducir la dependencia actual de materias primas y promover la sostenibilidad. Lo que se pretende con el proyecto es poder aprovechar y procesar los imanes de los productos electrónicos reciclados para volver a reutilizarlos en nuevos productos. Europa tiene una cantidad enorme de productos RAEE que contienen imanes, pero las tecnologías actuales de reciclado no permiten recuperarlos.
Participación de CEIT
Dentro del objetivo general del proyecto, el objetivo específico de CEIT es el desarrollo de un sistema robótico inteligente que automatice el desmantelamiento de los productos con el fin de extraer los imanes. Para desempeñar este papel crucial en el proyecto, se utilizan tecnologías avanzadas como la robótica, la visión o la inteligencia artificiales (IA) para desarrollar una máquina de desmantelamiento automatizado de productos como hoverboards y discos duros, llegando a los componentes que contienen los imanes de Neodimio. El desmantelamiento consiste en extraer, de manera automatizada, componentes (por ejemplo, el brazo del cabezal de escritura y el rotor del husillo del disco duro o las ruedas del patinete) que contienen imanes basados en Nd. A partir del desmantelamiento y obtención de estos materiales extraídos por CEIT, las entidades del consorcio trabajan en conjunto para convertir los componentes recuperados en materia prima para la fabricación de nuevos imanes.
Aunque la presencia de robots en las líneas de montaje supera el medio siglo, el procedimiento opuesto, el desmontaje, dista mucho de automatizarse completa y fácilmente. De hecho, la considerable variabilidad y complejidad estructural de los productos sigue siendo un gran reto en el camino hacia la automatización total. Pero, ¿qué hace que el desmontaje sea tan difícil de automatizar? ¿No podríamos simplemente aplicar ingeniería inversa al proceso de montaje?
Resulta que no se puede. Un robot de desmontaje tendría que resolver una serie de problemas que un robot de montaje no encuentra en su camino. En primer lugar, el procedimiento de desmontaje suele abordar productos al final de su vida útil. Esto significa que el material estará dañado, en lugar de estar en las condiciones originales en las que se manipuló durante el montaje. Este material potencialmente dañado podría provocar la rotura de piezas. Además, los productos al final de su vida útil pueden tener piezas faltantes o presentar materiales peligrosos que requieren una manipulación cuidadosa y específica.
Otra dificultad que surge en el proceso de desmontaje es la falta de datos estandarizados. Los productos presentes en una línea de desmontaje pueden ser todos diferentes, incluyendo formas variables. Los datos originales del producto pueden estar incompletos o faltar. En ciertos casos, una composición de material mixto puede complicar el procedimiento de separación.
Por último, el desmontaje incluye la posibilidad de rotura de juntas, ya que podrían haber sido soldadas o pegadas. También requiere dependencias secuenciales que requieren una búsqueda inteligente de rutas y una simulación basada en la física para gestionar el ajuste hermético y evitar roturas. Todo esto demuestra que el desmontaje no es simplemente un ensamblaje inverso, sino que plantea un desafío de proceso inverso.
Sin embargo, los beneficios económicos, medioambientales y de eficiencia/seguridad del proceso son claros. La automatización robótica puede garantizar la recuperación de componentes valiosos con un daño mínimo, reduciendo el riesgo de contaminación y maximizando las tasas de recuperación de material. Al integrar la robótica en estos procesos, las industrias pueden reducir los costos laborales, mejorar la seguridad al minimizar la exposición humana a materiales peligrosos y aumentar la productividad general. La transición a sistemas robóticos de desmantelado representa un avance novedoso y significativo en la automatización industrial, que ofrece mejoras sustanciales con respecto a los métodos manuales tradicionales. Los sistemas robóticos mejoran la eficiencia, la precisión y la escalabilidad, abordando las limitaciones de los procesos manuales, como el consumo de tiempo, la repetitividad y la ineficiencia a escala industrial.
Hacia una Europa más autónoma y sostenible en materias primas
La iniciativa busca mejorar la cadena de reciclaje actual para obtener suficiente materia prima de manera más asequible y sostenible. Este enfoque no solo promueve la independencia de las importaciones, sino que también contribuye a prácticas medioambientales responsables. Con este progreso significativo, el proyecto REEPRODUCE marca un importante paso hacia la construcción de una economía circular para los elementos de tierras raras, impulsando la sostenibilidad y la autosuficiencia en la Unión Europea.
El reto es tremendamente complejo por la variabilidad de los productos y modelos, su estado (roturas, suciedad) y la cantidad de elementos que contienen y que deben ser desmontados por la máquina antes de tener acceso a los imanes. Un hoverboard por ejemplo, tiene 15 pasos en su grafo de desmantelamiento, más de 30 elementos diversos a desmontar y diferentes operaciones de manipulación (taladrado, desatornillado, succión, agarre,…). Con tanta variabilidad, es imprescindible dotar de inteligencia artificial al sistema de percepción del robot (basado en cámaras) para poder abordar las tareas de detección, localización y reconocimiento de todos los elementos del producto con la suficiente precisión requerida por el robot. El gran desafío es dotar de la suficiente inteligencia a la máquina para que tenga la flexibilidad de elegir la estrategia de desmontaje dependiendo del estado del elemento. Como ya se ha dicho, estos productos vienen de plantas recicladoras y su estado de deterioro es la principal fuente de incertidumbre para un sistema automatizado. Los avances en IA pueden ayudar a abordar esta complejidad gestionando la adaptación en tiempo real a las condiciones detectadas del producto, asignación dinámica de estrategias de desmantelado y la optimización multiobjetivo (tiempo, seguridad, recuperación de materiales).
Esta nueva IA para el desmontaje no se limita al caso de uso expuesto de productos RAEE. Los científicos confían en que la tecnología desarrollada se adaptará a otros casos de uso, considerando las características necesarias de los componentes objetivo y el contexto general del desmontaje. Dado que podrían requerirse diferentes tareas, los modelos de IA o aprendizaje automático ya existentes podrían tener que integrarse mediante un nuevo entrenamiento con conjuntos de datos relevantes. Esto garantizará un rendimiento robusto en el entorno de aplicación específico.
Referencias
[1] Forti V., Baldé C.P., Kuehr R., Bel G. (202) The Global E-waste Monitor 2020: Quantities, flows and the circular economy potential. United Nations University (UNU)/United Nations Institute for Training and Research (UNITAR) – co-hosted SCYCLE Programme, International Telecommunication Union (ITU) & International Solid Waste Association (ISWA), Bonn/Geneva/Rotterdam
[2] Grand View Research (2022) Electric Transporters Market Size, Share & Trends Analysis Report By Vehicle, By Battery (Sealed Lead Acid, NiMH, Li-Ion), By Voltage (24V, 36V, 48V, Greater Than 48V), By Region, And Segment Forecasts, 2024 – 2030
[3] Global Market Insights (2025) Household vacuum cleaners market size worth $30bn by 2026.
Sobre el autor: Diego Borro Vázquez es investigador principal en el área de Visión y Robótica del grupo de investigación Sistemas Inteligentes para la Industria 4.0 de CEIT y profesor de TECNUN, el campus tecnológico de la Universidad de Navarra en San Sebastián.
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