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

En el mundo de la iluminación y la tecnología de pantallas, 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), por su parte, es simplemente un dispositivo semiconductor que produce luz cuando la corriente lo atraviesa. 

El auge de los LEDs transformó la forma en que utilizamos la luz al emitirla mediante electroluminiscencia y revolucionar las tecnologías de pantalla.

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

Los LEDs de perovskita también han ganado una tracción sustancial gracias a su flexibilidad, diseño ligero y a ofrecer una amplia gama de colores. Además, los PeLEDs pueden fabricarse utilizando materiales abundantes en la Tierra y técnicas de bajo consumo energético. Estos LEDs han alcanzado altas eficiencias en los colores rojo, verde y azul (RGB). 

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

Cuando se trata de poner la tecnología innovadora a disposición de 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 en relación con los PeLEDs.

Numerosos estudios han evaluado los impactos del ciclo de vida de las emergentes células solares de perovskita, 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 células solares convierten la luz en electricidad. Además, los PeLEDs operan en múltiples longitudes de onda, lo que requiere materiales de capas funcionales diversos y diferentes análisis para dispositivos de colores variables.

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

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

Evaluación del ciclo de vida de los LEDs de perovskita

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

“Los LEDs de perovskita son más baratos y más fáciles de fabricar que los LEDs tradicionales, y también pueden producir colores vibrantes e intensos si se usan en pantallas. Diría que esta es la próxima generación de tecnología 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 e Ingeniería (IEI) y Tecnología y Gestión Ambiental (MILJÖ), y con John Laurence Esguerra, quien es profesor asistente en la LiU, para obtener una mejor idea de cómo los LEDs actualmente disponibles en el mercado pueden ser reemplazados por LEDs basados en el material perovskita.

Los materiales de perovskita son una clase de materiales con propiedades optoelectrónicas únicas. Poseen altos coeficientes de absorción, altas movilidades de electrones y huecos, y una banda prohibida ajustable, además de ser rentables.

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

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

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

Este marco investiga lo que ocurre desde el inicio, cuando el producto se crea, hasta que no puede ser estudiado. Así, el ciclo de vida de un producto tiene cinco fases: producción de materia prima, fabricación, distribución, uso y desmantelamiento.

Básicamente, de la cuna a la tumba, pero “Nos gustaría evitar la tumba”, dijo el profesor Hjelm. Añadir el reciclaje, y como él señaló, las cosas se vuelven más complicadas. Hjelm añadió:

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

Un aspecto particular donde este análisis del ciclo de vida brinda orientación es la pequeña cantidad de plomo tóxico encontrado en los PeLEDs. Aunque esto es importante para que las perovskitas sean efectivas, el enfoque no debería centrarse solo en el plomo, ya que hay muchos otros materiales presentes en los LEDs.

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

“La producción de oro es extremadamente tóxica. Hay subproductos como mercurio y cianuro. Además, consume mucha energía.”

El proceso de producción de oro tóxico y de alta intensidad energética

El oro (Au) ha capturado la fascinación y atención de las sociedades humanas desde la antigüedad como ninguna otra mercancía.

Este metal brillante y amarillo fue una vez aceptado universalmente como medio de pago. En un momento, el sistema monetario de EE. UU. se basó en un patrón 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 alcanzó recientemente 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 una fuerte subida desde octubre de 2023, cuando estaba alrededor de $1,800 por onza.

Además de funcionar como una buena reserva de valor, el oro también se utiliza en joyería, medicina, electrónica, aeroespacial y otras industrias gracias a sus numerosas propiedades atractivas.

Este metal amarillo brillante es blando y requiere de otros metales para ganar resistencia. Pero es muy maleable, lo que significa que su forma puede controlarse mediante fuerza. Además de ser martillado en láminas delgadas, también puede estirarse en alambres.

No solo es conocido por su alta resistencia 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 1064,18 °C, mientras que su punto de ebullición es 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 smartphones, computadoras, otros dispositivos electrónicos de consumo, blindaje contra radiación, circuitos impresos y sistemas semiconductores.

El oro suele encontrarse incrustado en vetas de cuarzo, y se extrae de la tierra mediante operaciones industriales a gran escala y minería a pequeña escala.

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

El alto valor del metal y sus aplicaciones superiores hacen que la minería de oro sea una industria de gran tamaño y global. Este proceso ampliamente practicado es especialmente popular en algunos países de África y Sudamérica, donde puede generar cinco veces más que la pesca, la agricultura y la silvicultura.

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

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

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

El efecto del drenaje ácido de minas (AMD), término que se refiere al agua contaminada resultante de que las compañías mineras vierten rutinariamente residuos tóxicos en océanos, lagos, ríos y arroyos, es multifacético, lo que hace que la recuperación de dichos residuos sea extremadamente difícil.

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

LEDs de próxima generación baratos y sostenibles

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

“Los futuros PeLEDs desarrollados mediante fabricación a gran escala tienen un gran potencial para lograr una posición competitiva entre diversas tecnologías de iluminación tanto desde la perspectiva ambiental como económica.”

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 los principales grupos de interés: productores que buscan rentabilidad corporativa y retorno de la inversión, el coordinador, que incluye la legislación y políticas gubernamentales, y los clientes que pagan por el producto.

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

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

Esto se debe a la capa emisiva delgada, que mide solo decenas de nanómetros, por lo que la contribución del Pb en los LEDs de perovskita al impacto ambiental total es mínima.

El estudio realmente identificó al oro como un fuerte contribuyente y mencionó el caso llamativo de cátodos de oro (Au) en PeLEDs NIR, que mostraron impactos ambientales más de 100 veces mayores que los de dispositivos que no utilizaban oro. Esta diferencia se debió a la alta contaminación y consumo de energía asociado a la minería de oro. Además, se vio agravada por la densidad del Au, que es siete veces la del aluminio (Al).

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

Por lo tanto, los investigadores señalaron que la comprensión general de que el Pb es la principal fuente de toxicidad en los LEDs de perovskita no solo es desaconsejable, sino que también corre el riesgo de desviar la atención de otros contaminantes críticos.

En cuanto al costo, la evaluación tecnoeconómica indica que el costo de los futuros PeLEDs será de alrededor de US$100 m‑2, lo cual es comparable al costo de los paneles comerciales de OLED orgánicos.

Así, los menores costos y el menor impacto ambiental de los PeLEDs podrían incluso permitirles reemplazar a los LEDs existentes. Pero el problema radica en su longevidad. Sin embargo, este gran problema está siendo abordado por el desarrollo acelerado de los LEDs de perovskita, y con ello, su vida útil está aumentando.

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

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

Según el estudio, los LEDs de perovskita deben alcanzar un objetivo práctico de alrededor de 10 000 horas de vida útil para lograr un impacto ambiental positivo. Esto es alcanzable, según los investigadores. Por ahora, sin embargo, los mejores PeLEDs actuales pueden durar cientos de horas.

Con esta evaluación, los investigadores buscan generar un cambio en el ámbito de la investigación de LEDs donde, hasta ahora, el enfoque ha sido mejorar el rendimiento técnico de los LEDs.

“Queremos que lo que desarrollamos se utilice en el mundo real. Pero entonces, nosotros como investigadores debemos ampliar nuestra perspectiva. Si un producto tiene un alto rendimiento técnico pero es costoso y no es ambientalmente sostenible, puede no ser altamente 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 de la LiU

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

Empresa innovadora

Universal Display Corp

Mientras los LEDs de perovskita lideran el futuro de la iluminación y las pantallas visuales, el mercado está actualmente dominado por pantallas de cristal líquido (LCD) y diodos emisores de luz orgánicos (OLED).

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

Fundada en 1994, UDC ha liderado la innovación en tecnología OLED con su tecnología propietaria UniversalPHOLED de OLED fosforescente. También desarrolla y vende materiales PHOLED de alto rendimiento y ofrece diversas tecnologías OLED como FOLEDs (OLED flexibles), que se utilizan en tabletas y smartphones plegables; TOLEDs (OLED transparentes), que se utilizan en ventanas y pantallas; y WOLEDs (OLED blancos) que se emplean en aplicaciones de iluminación. La empresa también desarrolla y ofrece OVJP Impresión por chorro de vapor orgánico. 

Con una capitalización de mercado de $7.1 mil millones, las acciones de OLED a la fecha de este escrito cotizan a $149.90, un 2.84 % en lo que va del año. Su EPS (TTM) es 4.66 mientras que la relación P/E (TTM) es 32.24. El rendimiento de dividendos es 1.20 %.

En cuanto a las finanzas de la empresa, Universal Display Corporation informó recientemente sus resultados del cuarto trimestre de 2024. Durante este período, los ingresos de la compañía fueron $162.3 millones, un aumento respecto a $158.3 del cuarto trimestre de 2023. Esto incluyó $93.3 millones en ingresos por ventas de materiales debido a una mayor demanda de materiales emisores y $64.4 millones por regalías y tarifas de licencia. El costo de las ventas de materiales, por su parte, fue ligeramente mayor esta vez, con $34.2 millones.

El ingreso neto fue de $46 millones, lo que disminuyó respecto a $62 millones registrados el año pasado, y el ingreso operativo fue de $52.5 millones, lo que cayó respecto a $64.7 millones. El ingreso neto fue de $46.0 millones o $0.96 por acción diluida en el cuarto trimestre. El dividendo trimestral, por su parte, aumentó un 12 % a $0.45 por acción.

Para todo 2024, UDC reportó $647.7 millones en ingresos, un aumento del 12 % respecto a $576.4 millones del año anterior. La utilidad neta fue de $222 millones, un 9 % más que en 2023.

“Nos complace informar que 2024 fue un año récord de sólido desempeño financiero. En toda la industria 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 impulsará una capacidad OLED significativa, nuevos productos OLED y nuevos adoptantes de OLED.”

– CFO Brian Millard

Ahora, para 2025, la compañía espera que sus ingresos estén en el rango de $640 millones a $700 millones. Por lo tanto, UDC pronostica 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 su comercialización, UDC compartió que está más cerca que nunca, calificando la comercialización como “un salto significativo hacia adelante en la tecnología OLED”. Con confianza en su capacidad para ofrecer PHOLED azul, la compañía dijo que la introducción comercial tomaría solo meses y no años, aunque no espera generar ingresos significativos de ello este año.

Este cambio de fluorescencia a fosforescencia azul marca una gran transición que conducirá a un aumento masivo (de un cuarto a un 100 %) en la eficiencia luminosa interna del azul en pantallas OLED, al tiempo que reduce su consumo de energía.

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

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Conclusión

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

Como muestra el último estudio, su menor costo e impacto ambiental podrían permitirles reemplazar a los LEDs existentes. El impacto ambiental puede reducirse significativamente al centrarse en el oro en lugar del plomo. Reemplazar el Au con materiales más sostenibles como aluminio o níquel ayuda a abordar los desafíos que plantea la minería de oro, reduciendo drásticamente la huella ecológica de la producción de PeLEDs.

Aunque los LEDs de perovskita muestran un gran potencial, su comercialización depende de mejorar la vida útil y la eficiencia luminosa. Al abordar los desafíos de longevidad junto con la producción de bajo costo, la fabricación sostenible y la salida de colores vibrantes, los PeLEDs pueden revolucionar el mercado de LEDs y pantallas y lograr una adopción generalizada.

Estudios citados:

1. Zhang, M., Ma, X., Esguerra, J. L., et al. (2025). Towards sustainable perovskite light-emitting diodes. Nature Sustainability. https://doi.org/10.1038/s41893-024-01503-7