Cómo fundir latas de aluminio para reciclar el metal

Después del hierro y de los distintos aceros, el aluminio es uno de los metales más importantes para la especie humana. Es el elemento 13 de la tabla periódica y corresponde a uno de los pocos metales del bloque p. Además de ser un metal muy ligero, el aluminio es extremadamente maleable, lo que permite que se trabaje para formar láminas muy delgadas, más delgadas incluso que una hoja de papel.

Por otro lado, muchas aleaciones de aluminio también pueden templarse para obtener una estructura muy resistente, lo que permite su uso como material estructural de construcción de bajo peso. Finalmente, a diferencia del hierro y de otros metales, el aluminio es considerablemente resistente a la oxidación, lo que permite su uso en distintas aplicaciones entre las que se encuentra su uso extendido como contenedor de alimentos y bebidas.

Finalmente, además de su abundancia, el aluminio es un metal que se puede reciclar fácilmente, principalmente por medio del fundido y solidificación de piezas fabricadas de aluminio, tales como las latas de bebidas gaseosas o espirituosas. De hecho, este proceso se puede llevar a cabo en casa de manera sencilla con el uso de un soplete y, de poseerlo, con un horno especial. Esto se debe a las propiedades térmicas de este material tan ubicuo en nuestra sociedad.

Propiedades térmicas del aluminio

Las propiedades térmicas del aluminio que son pertinentes para su reciclado por medio de la fusión y solidificación son el punto de fusión, el calor de fusión y la capacidad calorífica.

Punto de fusión: 660,323 °C

Comparado con el hierro, el titanio muchos otros metales de transición, el punto de fusión del aluminio es considerablemente bajo. Por ejemplo, el punto de fusión del hierro es de 1.538 °C, y el del titanio es de 1.670 °C, mientras que muchos otros metales derriten a temperaturas de cerca de 2.000 °C o más.

Esto hace que sea relativamente sencillo derretir aluminio, ya que no requiere el uso de equipos especiales o demasiado complejos y el aluminio líquido se puede contener en recipientes de hierro o acero.

Si bien un horno casero de cocina no servirá para derretir aluminio (la temperatura máxima de un horno doméstico rara vez supera los 300 °C), un horno eléctrico de ceramista serviría perfectamente. Estos alcanzan temperaturas que van desde 650 °C a 1.350 °C. Por otro lado, un horno casero fabricado de bloques refractarios o de cemento u hormigón vaciado en un molde y calentado con quemadores de gas butano o propano, o incluso con carbón, puede alcanzar la temperatura adecuada y más.

Finalmente, podemos fundir el aluminio fácilmente calentándolo directamente con la llama de un soplete de butano (1.430 °C) o de propano (1.995 °C), por lo que ni siquiera es necesario utilizar una llama de acetileno como sí es necesario para fundir hierro utilizando un soplete.

Capacidad calórica (900 J/kg.°C)

La capacidad calórica determina la cantidad de calor que se debe suministrar a un sistema para aumentar su temperatura. En el caso del aluminio, la capacidad calórica es relativamente alta. Por ejemplo, es casi el doble de la del hierro a 20 °C. Esto quiere decir que se necesitaría el doble de calor para calentar la misma masa de aluminio que de hierro entre las mismas temperaturas iniciales y finales.

Sin embargo, dado que el punto de fusión del aluminio es muy bajo, no importa que su capacidad calórica sea mayor que la de muchos otros metales. Esto se debe a que solo necesitamos calentar hasta 660 °C en vez de hasta 1.500 o 2.000 °C.

Calor de fusión: 322 – 394 kJ/kg

Otra propiedad física importante a considerar al momento de reciclar el aluminio es su calor de fusión. Este representa la cantidad de energía en forma de calor que se requiere para fundir una cantidad determinada de sustancia en su punto de fusión normal.

Derretir o fundir una sustancia no se trata únicamente de calentarla hasta su punto de fusión. Una vez alcanzada esta temperatura, se requiere aportar una cantidad adicional de calor para llevar a cabo el proceso de fusión en sí. Este calor se denomina calor latente, ya que no produce un aumento en la temperatura, sino que se gasta en romper las fuerzas que unen a las partículas de la sustancia. Por esta razón, esta es una parte importante del análisis energético del proceso de reciclado.

El calor de fusión del aluminio, que se encuentra entre 322 y 394 kJ/kg, es mayor que el de otros metales importantes como el hierro, que vale 293 kJ/kg. Esto quiere decir que es más fácil derretir el hierro, una vez alcanzada su temperatura de fusión, que derretir la misma cantidad de aluminio. Sin embargo, dado que el hierro es casi tres veces más denso que el aluminio, obtenemos con la misma cantidad de calor un volumen mucho mayor de aluminio fundido que de hierro si gastamos la misma cantidad de calor.

Además, nuevamente dado que el hierro tiene un punto de fusión mucho mayor, de igual forma se gasta más energía fundiendo hierro que aluminio.

Reciclado de aluminio versus producción de aluminio

Cabe resaltar que, dadas las propiedades térmicas del aluminio, la cantidad total de energía que se debe invertir para reciclarlo es muchísimo menor que la cantidad necesaria para producirlo a partir de las distintas menas o minerales de aluminio. Entre el proceso de extracción del mineral, su triturado, disolución y posterior reducción electrolítica, se consume casi 20 veces más energía produciendo aluminio que reciclándolo.

Cómo fundir aluminio en casa

Como podemos observar a partir de la información aportada anteriormente, no es difícil fundir aluminio en casa. Todo lo que hace falta es un horno capaz de alcanzar una temperatura de por lo menos 660 °C (aunque, en realidad, se necesita que sea mayor) o, en su defecto, un soplete de butano o propano.

Los sopletes que se utilizan en la cocina para flambear podrían servir, aunque se requiere uno que pueda mantenerse encendido por bastante tiempo.

¡ADVERTENCIA!

De más está decir que trabajar con un horno de fundición, o su equivalente, y con metales fundidos es extremadamente peligroso, pudiendo ocasionar quemaduras muy graves. Por otro lado, el derramado de aluminio fundido sobre distintas superficies puede generar daños en las mismas.

Además, trabajar con gases inflamables comprimidos como butano o propano cerca de un horno de fundición también representa un riesgo de explosión considerable si no se tiene cuidado. Por todas estas razones, la fundición de latas de aluminio para su reciclaje solo la debe llevar a cabo un adulto responsable y con experiencia en la realización de este tipo de procesos. Nunca lo debe hacer un niño o niña, mucho menos sin la compañía de un adulto.

De hecho, se recomienda evitar que haya niños presentes siempre que se trabaje con estos materiales que se encontrarán a temperaturas extremas.

Por lo demás, los adultos deben, de igual manera, observar algunas normas básicas de seguridad para evitar accidentes y minimizar sus efectos, de llegar a ocurrir:

• Nunca trabajar sin el equipo de protección adecuado (leer más abajo la sección de equipo de seguridad).
• Trabajar lentamente y con cuidado. Del apuro solo queda el cansancio, como dice el dicho, y hacer las cosas apresuradamente solo aumenta el riesgo de tener un accidente.
• Trabajar en un lugar bien ventilado, preferiblemente abierto.
• Si trabaja con un horno, soplete o mechero a gas, asegurarse de proteger las mangueras o tuberías de gas del calor del horno o las llamas y ubicar el cilindro de gas lo más lejos posible del fuego o calor.
• Manipular el crisol con el aluminio fundido con mucho cuidado y sin prisa.

Materiales e instrumentos

Además de las latas de aluminio que utilizaremos como material de partida, los implementos esenciales que necesitaremos para reciclar el aluminio por fusión son:

• Un horno de barro, horno eléctrico de ceramista o un soplete de propano o butano para calentar o fundir las muestras de aluminio. También podemos fabricar nuestro propio horno de fundición utilizando una mezcla de yeso, cemento gris y arena y dos macetas de tamaños diferentes para crear un molde y rellenar el espacio entre las dos con la mezcla de concreto. Luego, perforando un agujero cerca del fondo para inyectar aire, podemos llenar el horno de carbón encendido y utilizar esto como fuente de calor para derretir el aluminio.
• Un crisol con tapa o recipiente donde calentar y derretir el aluminio. En principio, este puede estar hecho de cualquier material que tenga un punto de fusión considerablemente mayor que el del aluminio. Un crisol de hierro o de acero funciona, pero también podría utilizarse uno de barro, cerámica, porcelana o algún material refractario similar.
• Pinzas metálicas largas para manipular el crisol caliente con el aluminio fundido.
• Moldes de vaciado donde verter el aluminio fundido para dejarlo solidificar. Estos también se pueden fabricar de cualquier material cerámico o metálico resistente. Una opción es utilizar una caja de madera rellena con arena sílice o arena de fundición. Esto nos permitirá imprimir la forma deseada al molde presionando otro objeto en su superficie y así obtener una copia del objeto hecha de aluminio.

Equipo de seguridad

Reciclar aluminio requiere el uso de altas temperaturas y el manejo de metal fundido muy caliente. Este tipo de trabajo requiere tomar medidas de seguridad para proteger nuestra piel contra quemaduras y otros accidentes. Para ello, requerimos los siguientes equipos de seguridad:

• Guantes térmicos para protegernos del calor. Los guantes de cocina no son suficientes. Es preferible utilizar guantes de cuero como los que utilizan los herreros.
• Lentes de seguridad para proteger los ojos de cualquier accidente.
• Vestimenta larga que cubra bien nuestros brazos y piernas.
• Zapatos cerrados, preferiblemente de cuero.
• Un extintor de incendios nunca sobra cuando trabajamos con fuego y altas temperaturas.

Procedimiento para reciclar aluminio en casa

Paso 1

Precalentar el horno a por lo menos 670 °C para asegurar que la temperatura sea lo suficientemente alta para fundir el aluminio. Si planea trabajar con un soplete, también es buena idea precalentar el crisol con el soplete para que la fusión sea más rápida.

Paso 2

Si el crisol es pequeño, mientras el horno se calienta, se recomienda triturar o cortar las latas de aluminio en trozos pequeños con la ayuda de una tijera para metales o de una tenaza de acero. También debe preparar los moldes donde vaciará el aluminio fundido recién reciclado en un lugar cercano al horno. Si el crisol es lo suficientemente grande para contener varias latas aplastadas, esto puede que no sea necesario.

Tip del experto: Las latas de alumino para bebidas generalmente se fabrican de por lo menos dos aleaciones de aluminio distintas. La tapa generalmente está hecha de una aleación mientras que el cuerpo está hecho de otra. Es una buena idea separar estas partes de la lata y reciclarlas por separado para obtener dos clases diferentes de aluminio con propiedades físicas diferentes.

Paso 3

Colocar todo el aluminio en la olla de acero o crisol y, con la ayuda de las pinzas metálicas introducirlas al horno. Si está trabajando con un soplete, entonces puede colocar el crisol o recipiente de acero con el aluminio sobre una hornilla encendida para calentarlo mientras caliente el aluminio con el soplete directamente.

Paso 4

Esperar algunos minutos mientras el horno se vuelve a calentar (se enfría un poco al abrirlo para introducir el crisol) y para dar tiempo a que el aluminio se caliente y se funda. Debe verificar que todo el aluminio esté fundido utilizando algún tipo de vara larga de metal a manera de agitador.

Paso 5

Una vez toda la muestra esté fundida, deje calentar algunos minutos más para aumentar la temperatura por encima del punto de fusión. Esto se hace para evitar que el aluminio se solidifique antes de transferirlo a los moldes. Es importante retirar la escoria sólida que se forma en la superficie del aluminio fundido. Esta contiene las impurezas y el carbono proveniente de la cobertura plástica de la lata y de las etiquetas impresas.

Paso 6

Con cuidado y utilizando las pinzas de metal, vaciar el aluminio fundido en los moldes y dejar reposar hasta solidificar.

Paso 7

Una vez el aluminio esté completamente sólido, se puede enfriar rápidamente sumergiendo el molde en agua fría.

Paso 8

Una vez frío al tacto, llega el momento de desmoldar el bloque de aluminio. Esto se puede lograr invirtiéndolo y dándole un golpe seco contra el suelo u otra superficie dura.

Referencias

Cleanipedia. (2021, 8 septiembre). Cómo reciclar el aluminio. https://www.cleanipedia.com/ar/sustentabilidad/como-se-recicla-el-aluminio.html

Didáctica Física. (s. f.). Capacidades caloríficas. https://didactica.fisica.uson.mx/tablas/capcalorificas.htm

Fluke. (2021, 9 mayo). Obtención de la temperatura correcta con el paso del tiempo. https://www.fluke.com/es-es/informacion/blog/temperatura/obtencion-de-la-temperatura-correcta-con-el-paso-del-tiempo

Franco Gracía, A. (2010). Calor latente de fusión. Física con ordenador. http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/estadistica/otros/fusion/fusion.htm

Merckel, G. (2021, 10 abril). Como reciclar aluminio en casa. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=0v5CuqWVASQ

Olmo, M., & Narvae, R. (s. f.). Table of Specific Heats. Hyper Physics. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/Tables/sphtt.html

Portillo, S. R. (2020, 25 mayo). Cómo reciclar aluminio. ecologiaverde.com. https://www.ecologiaverde.com/como-reciclar-aluminio-2786.html

Salillas, R. P. (2020, 12 mayo). ¿Que temperatura alcanza una llama? Mercor Tecresa. https://mercortecresa.com/blog/que-temperatura-alcanza-una-llama

Weerg. (2020, 23 junio). Aluminio: características, propiedades y ventajas. https://www.weerg.com/es/es/blog/aluminio-caracter%C3%ADsticas-propiedades-y-ventajas