La producción de oro es tóxica. ¿Pueden los LEDs acabar con nuestra dependencia de ella?

En el mundo de la iluminación y la tecnología de visualización, los diodos emisores de luz o LEDs han liderado el mercado gracias a su eficiencia energética, larga vida útil y capacidad para producir colores vibrantes. 

Un diodo, hecho de semiconductores, permite que la corriente fluya en una dirección y la bloquea en la otra. Un diodo emisor de luz (LED), mientras tanto, es simplemente un dispositivo de semiconductor que produce luz cuando la corriente pasa a través de él. 

El auge de los LEDs transformó la forma en que utilizamos la luz emitiendo luz a través de la electroluminiscencia y revolucionando las tecnologías de visualización.

Entre los LEDs, los diodos emisores de luz perovskita (PeLEDs), en particular, han surgido como una tecnología prometedora para aplicaciones de visualización y iluminación debido a su fabricación de bajo costo, alta eficiencia y emisión de luz ajustable. 

Los LEDs perovskita también han ganado una gran aceptación gracias a su flexibilidad, tener un diseño ligero y ofrecer un amplio rango de colores. Además, los PeLEDs pueden fabricarse utilizando materiales abundantes en la Tierra y técnicas de baja energía. Estos LEDs han logrado altas eficiencias en colores rojo, verde y azul (RGB).

En los últimos años, la estabilidad de los PeLEDs también ha mejorado notablemente, lo que muestra un gran potencial para su comercialización. 

Cuando se trata de hacer que la tecnología innovadora esté disponible para todos a gran escala, los factores técnicos, económicos y ambientales juegan un papel crítico, lo que también ayuda a evaluar su potencial sostenible. Sin embargo, esta información falta sobre los PeLEDs.

Numerosos estudios han evaluado los impactos del ciclo de vida de las celdas solares perovskita emergentes, pero sus hallazgos no pueden extrapolarse directamente a los PeLEDs. Esto se debe a la diferencia fundamental en sus mecanismos de conversión de energía. 

A diferencia de los LEDs, que convierten la electricidad en luz, las celdas solares convierten la luz en electricidad. Luego, está el hecho de que los PeLEDs operan en múltiples longitudes de onda, lo que requiere materiales de capas funcionales diversas y diferentes análisis para dispositivos de colores variables.

Por lo tanto, es necesario un análisis integral del ciclo de vida (ACV) que abarque todas las etapas para identificar las vías efectivas hacia la comercialización sostenible de los PeLEDs.

Un nuevo estudio ha hecho exactamente esto y ha encontrado que los LEDs de próxima generación son, de hecho, baratos y sostenibles.

Evaluación del ciclo de vida de los LEDs perovskita

Publicado en Nature Sustainability¹, los investigadores de la Universidad de Linköping examinaron la tecnología emergente de PeLED desde una perspectiva del ciclo de vida con un enfoque en la sostenibilidad orientada a la comercialización.

“Los LEDs perovskita son más baratos y fáciles de fabricar que los LEDs tradicionales, y también pueden producir colores vibrantes e intensos si se utilizan en pantallas. Diría que esta es la próxima generación de tecnología de LED.”

– Feng Gao, profesor de optoelectrónica en la Universidad de Linköping

El grupo de investigación de Gao trabajó con el profesor Olof Hjelm, del Departamento de Gestión y Ingeniería (IEI) y Tecnología y Gestión Ambiental (MILJÖ), y John Laurence Esguerra, quien es profesor asistente en LiU para obtener una mejor idea de cómo los LEDs actualmente disponibles en el mercado pueden reemplazarse con LEDs basados en el material perovskita.

Los materiales perovskita son una clase de materiales con propiedades optoelectrónicas únicas. Tienen coeficientes de absorción altos, alta movilidad de electrones y huecos, y una brecha de banda ajustable, además de ser rentables.

Ahora, para evaluar su comercialización, el equipo de investigación utilizó una evaluación detallada del inventario del ciclo de vida (ICV) de 18 LEDs perovskita avanzados que cubren longitudes de onda RGB, blancas y de infrarrojo cercano (NIR). Los dispositivos seleccionados exhiben un rendimiento técnico alto y son ampliamente reconocidos.

Con base en estos datos, los investigadores analizaron el impacto ambiental y el costo económico de los PeLEDs.

Dicho análisis requiere una definición de sistema clara, lo que significa qué se incluye en él, pero que no se refiere al costo y al impacto ambiental. 

Este marco investiga qué sucede desde el principio, cuando se crea el producto, hasta que no se puede estudiar. Entonces, el ciclo de vida de un producto tiene cinco fases — producción de materia prima, fabricación, distribución, uso y desmantelamiento.

Básicamente, desde la cuna hasta la tumba, pero “Nos gustaría evitar la tumba”, dijo el profesor Hjelm. Agregue el reciclaje a eso, y como él señaló, las cosas se vuelven más complicadas. Hjelm agregó:

“Pero aquí mostramos que es más importante pensar en la reutilización de disolventes orgánicos y en cómo se producen las materias primas, especialmente si son materiales raros.”

Un aspecto particular en el que este análisis del ciclo de vida proporciona orientación es la pequeña cantidad de plomo tóxico encontrada en los PeLEDs. Si bien esto es importante para que los perovskitas sean efectivos, el enfoque no debe centrarse solo en el plomo, ya que hay muchos otros materiales presentes en los LEDs.

El metal precioso oro es uno, y viene con sus propios desafíos. Según Hjelm:

“La producción de oro es extremadamente tóxica. Hay subproductos como el mercurio y el cianuro. También es muy consumidora de energía.”

El proceso de producción de oro tóxico y energía intensiva

El oro (Au) ha fascinado y atraído a las sociedades humanas desde la antigüedad como ningún otro producto.

Este metal amarillo brillante fue universalmente aceptado como pago en algún momento. En un momento, el sistema monetario estaba basado en un estándar de oro. También es muy popular como opción de inversión y se utiliza para protegerse contra la inflación.

Como resultado de esto, el valor del oro recientemente alcanzó un nuevo máximo histórico (ATH) cuando XAUUSD superó los $3,000 por onza. Los precios del oro han subido más del 15% en 2025 y han experimentado un fuerte repunte desde octubre de 2023, cuando estaba alrededor de $1,800 por onza.

Además de funcionar como un buen valor de almacenamiento, el oro también se utiliza en joyería, medicina, electrónica, aerospacial y otras industrias gracias a sus muchas propiedades atractivas.

Este metal amarillo brillante es suave y requiere otros metales para ganar fuerza. Pero es muy maleable, lo que significa que su forma puede controlarse utilizando la fuerza. Además de ser martillado en láminas delgadas, también puede ser dibujado en cables.

No solo es conocido por ser altamente resistente a la corrosión, sino que también es un excelente conductor de calor y electricidad.

El oro es uno de los metales más densos, con una densidad de aproximadamente 19,3 g/cm³. En cuanto a su punto de fusión, es de 1064,18°C, mientras que su punto de ebullición es de 2836°C. Además, el metal, que es resistente a la mayoría de los ácidos y no reacciona fácilmente con la mayoría de las sustancias, es no magnético. 

Una combinación de estas propiedades hace que el oro sea muy atractivo en teléfonos inteligentes, computadoras, electrónica de consumo, blindaje contra radiación, circuitos impresos y sistemas de semiconductores.

El oro generalmente se encuentra incrustado en vetas de cuarzo, y se extrae de la Tierra a través de operaciones industriales a gran escala y minería a pequeña escala. 

El oro se extrae ya sea de la superficie o de debajo de la superficie, mientras que el procesamiento tiene lugar en el sitio de la mina. El procesamiento comienza con la trituración, y luego la mena se trata con productos químicos para extraer el oro, que pasa por procesos como la fundición para hacer una barra de oro. La barra se transporta a una refinería para producir oro puro para la venta.

La alta valoración del metal y su aplicación superior hacen que la minería del oro sea una industria global y de gran tamaño. Este proceso ampliamente practicado es especialmente popular en algunos países de África y América del Sur, donde puede ganar cinco veces más que la pesca, la agricultura y la silvicultura.

Sin embargo, la minería del oro no es un proceso limpio, sino tóxico y consumidor de recursos, que plantea importantes riesgos ambientales y para la salud.

La producción de oro genera emisiones de CO2, además de otros riesgos ambientales, incluyendo la contaminación del suelo, la degradación del suelo, la contaminación del agua y del aire, y la destrucción del hábitat.

El tipo de residuos tóxicos involucrados aquí contiene hasta tres docenas de productos químicos peligrosos, incluyendo plomo, mercurio, cianuro, arsénico, ácidos y subproductos de petróleo.

El efecto del drenaje ácido de la mina (AMD), un término que se refiere al agua contaminada resultante de que las empresas mineras descarguen regularmente residuos tóxicos en océanos, lagos, ríos y corrientes, es multifacético, lo que hace que la recuperación de dichos residuos sea extremadamente difícil.

Dado que la minería del oro es tan perjudicial para el planeta y sus habitantes, reemplazar este metal precioso con el likes de aluminio, níquel o cobre en los LEDs proporcionaría un gran beneficio ambiental, cree el nuevo estudio. Mientras tanto, una pequeña cantidad de plomo puede mantenerse para que el LED funcione de manera óptima.

LEDs de próxima generación baratos y sostenibles

Los LEDs perovskita, según el estudio, pueden convertirse con éxito en una oferta de mercado rentable. Concluyó que los PeLEDs tienen un gran potencial para la comercialización a largo plazo. Según el estudio:

“Los PeLEDs futuros desarrollados a través de la fabricación a gran escala, tienen un gran potencial para alcanzar una posición competitiva entre las diversas tecnologías de iluminación desde perspectivas ambientales y económicas.”

La vía hacia la comercialización sostenible, según el estudio, tiene tres pilares críticos — factores ambientales, económicos y técnicos. Estos factores se alinean con los intereses de las partes interesadas clave: productores que buscan la rentabilidad corporativa y el retorno de la inversión, el coordinador, que incluye la legislación y la política gubernamental, y los clientes que pagan por el producto.

Los resultados del análisis del ciclo de vida del estudio muestran que los impactos ambientales de los LEDs perovskita surgen principalmente de las entradas de sustancias y electricidad durante la producción. La etapa de distribución, es decir, el transporte, contribuye menos del 5% de los impactos totales, y su optimización depende de los recursos industriales.

En cuanto a las fuentes de toxicidad, el estudio señaló que los metales pesados de la producción de materias primas son los principales contribuyentes a lo largo del ciclo de vida de los PeLEDs. Los hallazgos también muestran que el uso de perovskitas libres de plomo (Pb) no reduce inherentemente los impactos ambientales. 

Es debido a que la capa emisiva delgada, que mide solo decenas de nanómetros, que la contribución del Pb en los LEDs perovskita al impacto ambiental total es mínima. 

El estudio realmente identificó al oro como un contribuyente importante y mencionó el caso notable de los catodos de oro (Au) en los PeLEDs de infrarrojo cercano, que mostraron impactos ambientales más de 100 veces mayores que los de los dispositivos que no utilizaban oro. Esta diferencia se debió a la alta contaminación y el consumo de energía conectados a la minería de oro. Se vio agravado por la densidad de Au, que es siete veces la del aluminio (Al).

Esto enfatiza que las tecnologías libres de plomo no siempre garantizan una ecotoxicidad reducida.

Como tal, los investigadores señalaron que la comprensión general de que el Pb es la principal fuente de toxicidad en los LEDs perovskita no solo es inadecuada, sino que también arriesga desviar la atención de otros contaminantes críticos.

En cuanto al costo, la evaluación tecnoeconómica indica que el costo de los PeLEDs futuros será de alrededor de $100 m–2, lo que es comparable al costo de los paneles de LED orgánico comerciales.

Entonces, el menor costo y el menor impacto ambiental de los PeLEDs pueden permitirles reemplazar a los LEDs existentes. Pero el problema surge en la forma de su longevidad. Sin embargo, este problema importante está siendo abordado por el desarrollo acelerado de los LEDs perovskita, y con eso, su esperanza de vida está aumentando. 

Los investigadores propusieron un tiempo de mitigación de impacto relativo (RIMT) como un parámetro nuevo para cuantificar la vida útil necesaria para que los LEDs perovskita logren la sostenibilidad. El estudio señaló:

“RIMT representa el tiempo mínimo requerido para mitigar los impactos relativos, considerando los impactos internos y externos relativos simultáneamente.”

Según el estudio, los LEDs perovskita tienen que alcanzar un objetivo práctico de alrededor de 10,000 horas en su vida útil para tener un impacto ambiental positivo. Esto es alcanzable, según los investigadores. Por ahora, sin embargo, los mejores PeLEDs de hoy pueden durar solo cientos de horas.

Con esta evaluación, los investigadores apuntan a llevar un cambio en la esfera de investigación de LEDs donde, hasta ahora, el enfoque ha sido en mejorar el rendimiento técnico de los LEDs.

“Queremos que lo que desarrollamos se utilice en el mundo real. Pero entonces, como investigadores, necesitamos ampliar nuestra perspectiva. Si un producto tiene un alto rendimiento técnico pero es caro y no es ambientalmente sostenible, puede que no sea muy competitivo en el mercado. Esa mentalidad guiará cada vez más nuestra investigación.”

– Muyi Zhang, estudiante de doctorado en el Departamento de Física, Química y Biología en LiU

El estudio también señaló que la eficacia luminosa necesita más investigación para avanzar en la eficiencia energética de los productos PeLED futuros.

Empresa innovadora

Universal Display Corp (OLED )

Mientras que los LEDs perovskita están a la vanguardia del futuro de la iluminación y los visualizadores, el mercado está actualmente dominado por las pantallas de cristal líquido (LCD) y los diodos emisores de luz orgánicos (OLED).

En el espacio de OLED, Universal Display Corp (UDC) es un nombre destacado que investiga, desarrolla y licencia tecnologías y materiales OLED para visualizadores y iluminación. 

Fundada en 1994, UDC ha estado liderando la innovación en tecnología OLED con su tecnología de OLED fosforada UniversalPHOLED patentada. También desarrolla y vende materiales de OLED de alto rendimiento y ofrece varias tecnologías OLED como FOLEDs (OLED flexibles), que se utilizan en tabletas y teléfonos inteligentes plegables; TOLEDs (OLED transparentes), que se utilizan en ventanas y visualizadores, y WOLEDs (OLED blancos) que se utilizan en aplicaciones de iluminación. La Compañía también desarrolla y ofrece OVJP Organic Vapor Jet Printing. 

Con una capitalización de mercado de $7.1 mil millones, las acciones de OLED, en el momento de escribir este artículo, están negociando a $149.90, subiendo un 2.84% desde el comienzo del año. Su EPS (TTM) es 4.66, mientras que la relación P/E (TTM) es 32.24. El rendimiento de dividendos es del 1.20%.

En cuanto a las finanzas de la empresa, Universal Display Corporation informó recientemente sus resultados para el cuarto trimestre de 2024. Durante este período, los ingresos de la empresa fueron de $162.3 millones, un aumento con respecto a los $158.3 millones del 4T23. Esto incluyó $93.3 millones en ingresos por ventas de materiales debido a la demanda fortalecida de materiales emisores y $64.4 millones de regalías y tarifas de licencia. El costo de las ventas de materiales, mientras tanto, fue ligeramente mayor esta vez, con $34.2 millones.

La ganancia neta fue de $46 millones, lo que disminuyó desde los $62 millones registrados el año anterior, y la ganancia operativa fue de $52.5 millones, lo que disminuyó desde los $64.7 millones. La ganancia neta fue de $46.0 millones o $0.96 por acción diluida en el trimestre. El dividendo trimestral, mientras tanto, aumentó un 12% a $0.45 por acción.

Para todo el año 2024, UDC informó $647.7 millones en ingresos, un aumento del 12% con respecto a los $576.4 millones del año anterior. La ganancia neta fue de $222 millones, un aumento del 9% con respecto a 2023.

“Estamos complacidos de informar que 2024 fue un año récord de sólido desempeño financiero. En toda la industria de OLED, las hojas de ruta de productos se están expandiendo, y los principales fabricantes de paneles están invirtiendo en nuevas fábricas para satisfacer la creciente demanda, particularmente en los mercados emergentes de TI y automotriz. Creemos que este nuevo ciclo de inversión en capital pavimentará el camino para una nueva capacidad de OLED significativa, nuevos productos OLED y nuevos adoptantes de OLED.”

– CFO Brian Millard

Ahora, para 2025, la empresa espera que sus ingresos estén en el rango de $640 millones a $700 millones. Entonces, UDC está previendo un crecimiento de hasta el 8% o una disminución del 1% en los ingresos. 

Sobre el plazo para los materiales de fosforescencia azul (PHOLED) y la comercialización, UDC compartió que está más cerca que nunca, calificando la comercialización de “un gran salto adelante en la tecnología OLED”. Confiada en su capacidad para entregar PHOLED azul, la empresa dijo que la introducción comercial solo tomaría meses y no años, aunque no espera generar ingresos significativos por ello este año.

Este cambio de fluorescente a fosforado azul marca una gran transición que conducirá a un aumento masivo (del 25% al 100%) en la eficiencia luminosa interna para el azul para los visualizadores OLED, mientras reduce su consumo de energía.

En cuanto al proyecto OVJP, la empresa planea cerrar su centro OVJP en California, mientras que una nueva filial llamada Universal Vapor Jet Corporation se ha lanzado en Singapur para manejar la comercialización de OVJP. UDC cree que OVJP es una tecnología de vanguardia para la fabricación de visualizadores de gran área.

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Conclusión

Los LEDs perovskita (PeLEDs) están ganando mucha importancia como una fuente de luz de próxima generación debido a su potencial para una alta eficiencia y una amplia gama de aplicaciones, lo que los hace prometedores para aplicaciones de visualización y iluminación.

Como muestra el estudio más reciente, su menor costo y menor impacto ambiental pueden permitirles reemplazar a los LEDs existentes. El impacto ambiental puede reducirse significativamente centrándose en el oro en lugar del plomo. Reemplazar el Au con materiales más sostenibles como el aluminio o el níquel ayuda a abordar los desafíos planteados por la minería del oro, reduciendo drásticamente la huella ecológica de la producción de PeLED.

Si bien los LEDs perovskita muestran un gran potencial, su comercialización depende de mejorar la longevidad y la eficiencia luminosa. Al abordar los desafíos de longevidad junto con la producción de bajo costo, la fabricación sostenible y la salida de color vibrante, los PeLEDs pueden disruptar el mercado de LEDs y visualizadores, y lograr una adopción generalizada.

Estudios citados:

1. Zhang, M., Ma, X., Esguerra, J. L., et al. (2025). Hacia LEDs perovskita sostenibles. Nature Sustainability. https://doi.org/10.1038/s41893-024-01503-7