INTRODUCCIÓN

Históricamente la generación de residuos sólidos ha estado ligada a la actividad humana; los procesos de industrialización, el aumento de asentamientos urbanos y la densificación demográfica de dichos asentamientos, el consumismo y la falta de conocimiento respecto de su valor, así como de las posibilidades de aprovechamiento, son los factores que han llevado al incremento de la cantidad de residuos conducidos a disposición final, perdiendo toda posibilidad de reincorporación al ciclo de vida de estos materiales, favoreciendo los procesos de contaminación y agotamiento de los recursos naturales.

La problemática ambiental ha sido reconocida por la comunidad internacional, desde la declaración de Rio de Janeiro en 1992 sobre medio ambiente y desarrollo (Declaración de Rio de Janeiro, 1992) y la cumbre mundial sobre desarrollo sostenible de Johannesburgo en 2002 (Unidas, 2002), las cuales coincidieron en señalar que la protección del medio ambiente es una responsabilidad conjunta, que implica una relación entre lo público y lo privado y en tal sentido se hizo un llamado urgente a modificar los patrones de producción y consumo, tarea que deben emprender todos los países, para garantizar un desarrollo sostenible y preservar el medio ambiente. También, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos, (EPA) apoya a la comunidad internacional fomentando el uso sólido de ciencia y tecnología y efectúa investigaciones avanzadas para cumplir la misión de la agencia de proteger la salud humana y salvaguardar el medio ambiente natural.

En el País la protección del ambiente se fundamenta desde la constitución política de 1991, esta declara el ambiente como un derecho fundamental. La ley 99 de 1993 creó el Ministerio del Medio Ambiente y se organizó el Sistema Nacional Ambiental (SINA). El artículo 32 promueve la formulación de planes de reconversión industrial ligados a la implantación de tecnologías ambientalmente sanas y a la realización de actividades de descontaminación, de reciclaje y de reutilización de residuos. Con el establecimiento de la política de producción más limpia en 1997, Colombia ha venido avanzando de manera gradual pero firme, en un enfoque que busca prevenir y minimizar eficientemente los impactos y riesgos al medio ambiente y a la salud humana, a fin de garantizar la protección ambiental, el crecimiento económico, bienestar social y la competitividad empresarial como un desafío a largo plazo. (^{Sostenible M. d., 2020})

A partir del primero de mayo de 2020 entro en vigencia una resolución del Ministerio de Ambiente tendiente a incentivar la separación en la fuente en Colombia. El país genera actualmente 11.6 millones de toneladas de residuos al año y tan solo recicla un 17 por ciento. (^{Sostenible M. d., 2020}).

El reciclaje se define como el proceso para aprovechar y transformar los residuos sólidos recuperados y devolver a los materiales su potencialidad de reincorporación como materia prima para la fabricación de nuevos productos. Se basa en un principio simple, donde los residuos deben ser tratados como un recurso para reducir la demanda de bienes naturales y la cantidad de material que requiere disposición final. (ECONÓMICO, 2002). En términos generales el reciclaje es un proceso de tres etapas: recolección y procesamiento de materiales secundarios, fabricación de productos con contenido reciclado y la compra de productos reciclados creando un círculo que asegura el éxito y el valor del reciclaje. (Ministerio de Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial, 2007). La normatividad vigente también permite la gestión ambiental de los residuos como plásticos, cartón y metales entre otros. (^{Sostenible M. d., 2020}).

En el caso particular de los metales una de las principales ventajas de reciclarlos es que se utiliza una cantidad de calor y de agua mucho menor que al producir metales desde cero. Según (Unidos A. d., 2020) en el 2014, el reciclaje resultó en ahorros anuales de energía de al menos 1.1 cuatrillones de BTUs, que equivale a la misma cantidad de energía utilizada en 25 millones de viviendas en un año. También, hay ahorros debido a que se da una segunda vida a los residuos metálicos, devolviéndolos al ciclo económico como materias primas secundarias. De esta forma, se convierten estos residuos en híbridos entre renovables y no renovables, al poder ser reciclados que pasarían a agotarse con el paso del tiempo sino se les da el tratamiento adecuado. (^{ANDALUCIA, 2020}). Con la ejecución de este proyecto la institución es pionera en el País entre los programas de Tecnología en Laboratorio de Prótesis Dental, en el proceso de reutilización y reciclado de excedentes metálicos y entra hacer parte de la economía circular, contribuyendo al desarrollo económico y preservación del medio ambiente.

En el campo de la rehabilitación dental, las prótesis removibles y fijas deben mejorar la función, fonación, estética, masticación, brindando autoestima y calidad de vida en las personas. Estas son elaboradas en las aleaciones de cobalto cromo y cromo níquel respectivamente, por su biocompatibilidad en el medio oral, altas propiedades mecánicas, bajo costo y disponibilidad en el mercado son las más utilizadas actualmente. (^{Kenneth, 2004}). El cromo, el cobalto y el níquel son considerados metales pesados, el término de "metal pesado" es utilizado para aquellos metales cuya densidad es mayor o igual a 6 gr/cm3 se caracterizan por ser tóxicos, persistentes en el medio, biomagnificación que experimentan en su concentración conforme se ascienden niveles en la cadena trófica, producen daños ambientales a determinadas concentraciones, presentan efectos sinérgicos es decir su actividad es menor cuando están solos y no en aleaciones, su contenido en el suelo solo debería ser en función de su composición y origen, sin embargo las actividades antropogénicas han aumentado el contenido de estos elementos en cantidades considerables. (^{Domenech, 2006}).

La elaboración de prótesis dentales es la principal causa de acumulación de residuos metálicos, en los laboratorios dentales, los efectos de la acumulación de residuos metálicos sólidos, son almacenaje por largo tiempo sin prestar ninguna utilidad ocasionando pérdidas económicas, deterioro a causa de la corrosión que se da en ellos, en la mayoría de los casos van a la basura sin la correcta disposición dando lugar a problemas ambientales debido a que las partículas metálicas se dispersan en el ecosistema a través de lixiviados que contaminan los suelos, el agua y el aire, se plantea así una de las más severas problemáticas que comprometen la seguridad alimentaria y salud pública a nivel global y local. Por su elevada toxicidad, el impacto causado en salud por exposición prolongada o por bio-acumulación de metales pesados resulta alarmante. Dependiendo del tipo de metal o metaloide, se producen afecciones que van desde daños en órganos vitales hasta desarrollos cancerígenos. De igual manera, se han encontrado metales en diferentes concentraciones en peces, carnes y leche resultado de la bio-acumulación y movilidad desde el ambiente a las fuentes hídricas. (^{Reyes, 2016}). El cromo se acumula a menudo en la vida acuática, agregando el peligro de comer los pescados que pudieron haber sido expuestos a los altos niveles del cromo. El níquel puede también acumularse en vida acuática, pero su presencia no se magnifica a lo largo de cadenas de alimentos, la exposición a largo plazo de cromo y níquel puede ocasionar daños en el corazón y en el hígado (https:// www.lenntech.es/metales-pesados.htm, 2020).

La protección del medio ambiente es compromiso y responsabilidad de todos, por eso desde el programa de Laboratorio de Prótesis Dental de la Fundación Universitaria Autónoma de las Américas se ve la necesidad de empezar a abordar esta problemática e implementar acciones que contribuyan con el desarrollo sostenible de los ecosistemas. Además, se tiene conocimiento que los residuos de aleación cobalto cromo y cromo níquel, no se deben reutilizar en la realización de nuevas prótesis, ni se deben mezclar con aleación nueva para realizar otras, debido a que en su proceso de fundición se pierden propiedades que dan origen a fallas mecánicas y de biocompatibilidad. (^{Vaillant, 2015}).

Durante seis meses se recolectaron en el laboratorio de prótesis dental de la institución los excedentes metálicos de estas aleaciones originados en los procesos de fundición y colado de las estructuras de prótesis dentales removibles y fijas, son aproximadamente 7 Kg que no han ido a parar en la basura convirtiéndose en un problema de contaminación del suelo. El interrogante planteado es ¿Qué hacer con los excedentes metálicos de los procesos de fundición y colado en la elaboración de prótesis dentales en el laboratorio de prótesis dental de la Fundación Universitaria Autónoma de las Américas? Por lo tanto, esta investigación tiene como objetivo reciclar los excedentes de las aleaciones cobalto cromo y cromo níquel generados en la elaboración de prótesis dentales.

MATERIALES Y MÉTODOS

Se realizó un estudio de tipo experimental, se considera como un proyecto factible operativo, con un plan de trabajo viable que da respuesta a una problemática de tipo ambiental generada en el Laboratorio de Prótesis Dental de la Universidad. La población seleccionada no ha sido asignada de acuerdo a un criterio aleatorio, para el estudio se recolectaron 7 kg de excedentes metálicos de aleaciones de cromo cobalto y cromo níquel, generados en los procesos de fundición y colado de las estructuras para prótesis dentales removibles y fijas. No hubo muestra ya que se procedió a reciclar todo el material recolectado. El procedimiento que se siguió en el proceso de reciclaje fue el siguiente: Recolección, clasificación, cuantificación de los residuos de las aleaciones de cobalto cromo y cromo níquel. Adecuación del material recolectado, el cual consistió en limpieza con fresas, piedras, ultrasonido y arenado, luego se corta el material en partes iguales, se pesa por onzas, se rotula y empaca quedando listo para fundición. Finalmente se realizó la relación beneficio costo del proceso de reciclaje.

El material reciclado de las aleaciones de cobalto cromo y cromo níquel se distribuyó gratuitamente a los estudiantes como materia prima para los procesos de aprendizaje de fundición y colado de prótesis dentales y barras de soldaduras. Además, se elaboraron llaves para implantes en la técnica indirecta de elaboración de prótesis dentales.

Resultados

Los resultados del proceso de reciclaje de los excedentes metálicos de aleaciones cobalto cromo y cromo níquel se ¡lustran en la figura 1.

Fuente: elaboración propia

Figura N°1: Etapas del proceso de reciclaje 

De acuerdo a los valores referenciados en la tabla N°1, Se obtiene el indicador verificable para cada una de los residuos de las aleaciones recicladas. Como ambos indicadores son mayores de 1, significa que hay impacto en la disminución de los excedentes metálicos generados en los procesos de elaboración de prótesis dentales en un semestre académico.

Tabla N°1 Indicadores verificable 

Fuente: elaboración propia

De acuerdo a los valores referenciados en la tabla N°2, se obtiene una relación beneficio - costos B/C = 3.671.200/2.170.000 = 1,69, significa que el proyecto es rentable, la relación es mayor de 1.

Tabla N°2: Beneficios - Costos 

Fuente: elaboración propia

DISCUSIÓN

La elaboración de las estructuras coladas se realiza siguiendo el protocolo de la técnica de cera pérdida, donde la aleación se funde y se centrifuga a un molde, que se construyó previamente en cera, al evaporar la cera por los viaductos y copa se deja el espacio libre para que al entrar el metal y solidificar copie la estructura que hay dentro del molde. Una vez obtenida la estructura diseñada esta se separa de los viaductos y copa, constituyéndose estos en los residuos metálicos del proceso de realización de una prótesis dental, los cuales se recogen normalmente en un recipiente plástico y son desechado a la basura, sin ningún protocolo de disposición. Por lo tanto, llegan a rellenos sanitarios causando contaminación del suelo, el agua y el aire, debido que los metales componentes de estas aleaciones se consideran pesados, no son elementos inalterables, sino que presentan movilidad hacia el agua, transferencia a la atmósfera por volatilización, adsorción por plantas e incorporación a las cadenas tróficas. Un suelo contaminado no presenta "calidad del suelo", que es entendido como un parámetro para conservar o mejorar las características del suelo y aumentar su productividad, mejorando la calidad ambiental, lo cual se traduce en mejor calidad de los alimentos y mejor la salud de los seres vivos. (^{Ramírez, 2015}), de esta forma al incentivar el reciclaje en las actividades cotidianas de cada profesión contribuye de forma significativa en la preservación del planeta.

Son pocos los estudios relacionados con el reciclaje de excedentes metálicos generados en los procesos de elaboración de prótesis dentales. El indicador verificable obtenido en los resultados indica que por cada Kg de residuo generado se recupera un 83% para la aleación de cobalto cromo y un 90% de la aleación de cromo níquel, lo cual es bastante significativo desde el punto económico y ambiental, también la relación beneficio costo obtenida indica que los beneficios son mayores a los costos en consecuencia, el proyecto generará riqueza a una comunidad. Si el proyecto genera riqueza con seguridad traerá consigo un beneficio social. (^{Baca, 2005}). La relación B/C mayor que 1 significa que además de recuperar la inversión y haber cubierto la tasa de rendimiento se obtiene una ganancia extra, por lo tanto, el reciclaje de estos residuos metálicos se podría ejecutar a gran escala.

Sin embargo, lo que hacen la mayoría de laboratorios dentales a nivel local y global con los residuos metálicos es mezclarlos con metal nuevo, los vuelven a fundir y reutilizar para hacer nuevas prótesis que se colocan en la boca de los pacientes, lo cual no es aconsejable desde ningún punto de vista, porque se altera la biocompatibilidad de la aleación y las propiedades mecánicas de estas, lo cual genera graves problemas de salud bucal a corto y mediano plazo. Son varias las investigaciones realizadas en diferentes partes del mundo que lo confirman. A continuación, se describen algunas de estas:

De acuerdo a un estudio publicado en el año 2012, muchos laboratoristas dentales utilizan aleación reciclada para elaborar prótesis dentales. De observo que el impacto de la cantidad de material reciclado en las propiedades mecánicas y la estructura de la aleación dental Co Cr Mo, disminuyendo la resistencia mecánica de todas las aleaciones recicladas, debido a que no hay una estructura uniforme. Por otra parte, se observó la aparición de precipitados de varios tipos de carburos y la presencia de fases intermetálicas, las cuales tienen un efecto determinante sobre las propiedades mecánicas de las piezas (^{Walczak, 2012}.)

Los fabricantes de aleaciones dentales no aconsejan reutilizar aleaciones previamente fundidas debido a que presentan problemas de toxicidad, bajas propiedades mecánicas y precisión marginal, sin embargo, por razones económicas muchos laboratorios dentales siguen realizando esta práctica. (^{Vaillant, 2015})

Se realizó una revisión sistemática donde se analizaron treinta y cuatro estudios publicados entre 1983 y 2014, se encontró lo siguientes: el número de refundiciones varió de 1 a 10. La evidencia de la viabilidad de la adición de 50% de metal nuevo en cada refundición es limitada. Además, no existe un protocolo de consenso para la evaluación de la refundición. Los estudios futuros deben trabajar hacia el establecimiento de un protocolo estándar. (^{Vaillant, 2015})

Trabajar con aleaciones refundidas de cromo níquel en metal cerámica, se reduce el espesor de la aleación en la interface metal cerámica, la fuerza de unión de metal-cerámica disminuyó significativamente con múltiples refundiciones. (^{Meenakshi, 2017})

Se ha estudiado el beneficio del polvo de zirconio resultante del proceso de fresado de prótesis dentales por la técnica CAD/CAM. Se propone una solución de reciclaje mezclando los residuos con polvo comercial con 5, 10 y 50% en volumen de residuos y se prepara mediante mezclado en seco, luego se prensa a 100 MPa y se sinteriza a 1500 ° C durante 2 horas (^{Kenneth, 2004}). Los ensayos realizados demuestran que el material reciclado tiene buenas propiedades químicas y mecánicas y se puede emplear como materia prima para las industrias de joyería, pigmentos y refractarios. (^{Gouveia, 2017})

Utilizar metal refundido en aleaciones de metal cerámica ocasiona daños en la microestructura de la aleación, por lo tanto, el metal sobrante no se debe utilizar para una prótesis nueva, sino que debe ser reciclado. (^{Hui Wang, 2018})

De acuerdo a lo citado anteriormente, bajo ningún punto de vista es recomendable utilizar aleación reciclada en la elaboración de prótesis dentales, por eso se enfatiza que el material reciclado debe aprovecharse como materia prima en otros procesos industriales, en donde se aproveche su beneficio. En el caso particular de este estudio el reciclaje de residuos metálicos de las aleaciones de cobalto cromo y cromo níquel fue empleado en la elaboración de instrumentos de trabajo y como materia prima para el proceso de aprendizaje de la técnica de colado de la aleación, obteniendo un valor agregado para el medio ambiente y los estudiantes.

La investigación permitió la apropiación de los beneficios del reciclaje como son los ambientales, sociales y económicos debido a la disminución de la explotación de recursos naturales, lo que significa un alto ahorro de energía, disminución de la cantidad de residuos que generan un impacto ambiental negativo al no descomponerse fácilmente, se reduce la necesidad de rellenos sanitarios y la incineración, se disminuyen las emisiones de gases de efecto invernadero, se favorece la generación de empleo, las empresas obtienen materia prima de buena calidad a menor costo.

CONCLUSIONES

Las prótesis dentales fijas o removibles que se colocan en la cavidad oral, no pueden ser elaboradas con aleaciones recicladas por que afectarían la salud bucal de las personas a corto y mediano plazo, debido a que son susceptibles de corrosión y no resistirían las fuerzas oclusales de la masticación por las bajas propiedades mecánicas que poseen. De ahí la importancia de enfocar la mirada en el reciclaje de los residuos generados, como materia prima e insumo de otros procesos en los laboratorios de prótesis dentales o en la industria.

El reciclaje de metales juega un papel fundamental en la preservación del medio ambiente, permite reducción en el consumo de energía eléctrica, la disminución de gases de efecto invernadero, la reducción de la contaminación del suelo, agua y aire. Este proyecto permitió generar conciencia ambiental en los estudiantes del programa, se logró disminuir y aprovechar los excedentes metálicos generados en la elaboración de prótesis dentales. Además, la investigación abre las puertas para emprender un plan de negocio con el reciclaje de los residuos metálicos generados. También, se determinó que la puesta en marcha del proyecto es factible, rentable contribuyendo desde la profesión al desarrollo sostenible y calidad ambiental.