XỬ LÝ CHẤT THẢI ĐIỆN TỬ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRÊN THẾ GIỚI VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM

SỞ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM THÔNG TIN VÀ THỐNG KÊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI ĐIỆN TỬ XU HƯỚNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ TRÊN THẾ GIỚI VÀ MỘT SỐ GIẢI PHÁP ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM - Tháng 10/2021 - MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU PHẦN - TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI ĐIỆN TỬ TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Bảo hộ sáng chế xử lý chất thải điện tử theo thời gian 1.2 Bảo hộ sáng chế xử lý chất thải điện tử theo châu lục 1.3 Bảo hộ sáng chế xử lý chất thải điện tử số quốc gia vùng lãnh thổ 1.4 Các hướng nghiên cứu công nghệ xử lý chất thải điện tử 1.4.1 Nghiên cứu xử lý theo nguồn chất thải điện tử 1.4.2 Các giải pháp kỹ thuật xử lý, tái chế chất thải điện tử 1.4.3 Nghiên cứu thu hồi, tái chế vật liệu từ chất thải điện tử 10 1.5 Các đơn vị sở hữu nhiều sáng chế xử lý chất thải điện tử 14 1.5.1 Top 20 đơn vị sở hữu sáng chế nhiều 14 1.5.2 Các hướng nghiên cứu Top 20 đơn vị sở hữu sáng chế nhiều 15 PHẦN - CÁC GIẢI PHÁP CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI ĐIỆN TỬ TẠI VIỆT NAM 18 2.1 Các sáng chế bảo hộ Việt Nam 18 2.1.1 Sáng chế kỹ thuật xử lý, tái chế chất thải điện tử 18 2.1.2 Sáng chế thu hồi vật liệu từ chất thải điện tử 20 2.2 Các giải pháp công nghệ nước sẵn sàng chuyển giao 22 2.2.1 Quản lý chất thải điện tử Việt Nam theo định hướng kinh tế tuần hồn 22 2.2.2 Lị đốt bảng mạch tái chế kim loại xử lý rác thải điện tử 24 2.2.3 Một số giải pháp tái chế vàng ứng dụng vật liệu hấp phụ công nghệ tái chế rác thải điện tử 26 2.2.4 Công nghệ thu hồi Yttri Europi từ đèn huỳnh quang sau sử dụng 27 2.2.5 Thiết bị nghiền cắt quy trình xử lý tái chế linh kiện điện tử 28 2.2.6 Chương trình Việt Nam tái chế 30 PHẦN - KẾT LUẬN 32 3.1 Về xu hướng phát triển công nghệ xử lý chất thải điện tử giới 32 3.2 Đơi nét tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ xử lý chất thải điện tử Việt Nam 33 3.3 Một số khuyến nghị 34 PHẦN MỞ ĐẦU Xử lý chất thải điện tử nhiều quốc gia giới quan tâm lý chính: Thứ nhất, tác hại nghiêm trọng rác thải điện tử môi trường sức khỏe người; thứ hai, việc xử lý, tái chế rác thải điện tử nhiều hạn chế, chưa mang lại hiệu cao Theo số liệu công bố Liên hợp quốc báo cáo “Giám sát rác thải điện tử toàn cầu năm 2020”, năm 2019, tồn giới có tổng cộng 53,6 triệu rác thải điện tử; dự báo có khoảng 74 triệu rác thải điện tử năm sau 2030 Chất thải điện tử trở thành dòng chất thải sinh hoạt gia tăng nhanh giới với nhiều lý số lượng thiết bị điện tử tiêu thụ ngày nhiều hơn, vòng đời ngắn sản phẩm điện tử hư hỏng sửa chữa, mà thay mua Trong số 53,6 triệu rác thải điện tử thải năm 2019, có 17% rác thải tái chế Trong đó, châu Á nơi tạo rác thải điện tử nhiều với khoảng 24,9 triệu tỷ lệ tái chế đạt 12%; châu Âu tạo 12 triệu rác thải điện tử có tỷ lệ tái chế cao với mức 42% Ở Việt Nam, theo số liệu thống kê Tổ chức Thống kê rác thải điện tử toàn cầu (The Global E-Waste Statistics Partnership – GESP), năm 2019, có 514.000 sản phẩm điện tử đưa thị trường, phát sinh 257.000 chất thải điện tử Cũng theo nguồn này, tỉ lệ tiêu thụ sản phẩm điện tử người Việt Nam 5,4kg/người, tải lượng chất thải điện tử tính theo đầu người Việt Nam khoảng 2,7kg/người (so sánh với giới 7,3 kg/người, với châu Á 5,6kg/người) Như vậy, Việt Nam nước có tải lượng chất thải điện tử tương đối cao khu vực theo xu chung tiếp tục gia tăng năm Trong rác thải điện tử có chứa nhiều hợp chất khác nhau, chủ yếu kim loại hợp chất cao phân tử, có nhiều chất độc hại, gây nhiễm môi trường nghiêm trọng ảnh hưởng đến sức khỏe người Tuy nhiên, có chứa thành phần kim loại quý, nên bên cạnh việc gây tác hại đến sức khỏe, rác thải điện tử đồng thời nguồn “tài nguyên” to lớn có giải pháp thu gom, tái chế hiệu Đây vấn đề nhiều nhà nghiên cứu doanh nghiệp quan tâm Thực tiễn thúc đẩy Trung tâm Thông tin Thống kê Khoa học Cơng nghệ TP.HCM tổ chức Hội thảo phân tích xu hướng công nghệ “Xử lý chất thải điện tử” biên soạn tài liệu tổng quan “Xử lý chất thải điện tử - Xu hướng nghiên cứu công nghệ giới số giải pháp ứng dụng Việt Nam” Tài liệu đề cập đến nội dung: - Xu hướng phát triển công nghệ xử lý chất thải điện tử giới: từ năm đầu kỷ 20, giới có sáng chế liên quan đến xử lý rác thải điện tử Vấn đề ngày thu hút nhiều nhà nghiên cứu, với số lượng sáng chế ngày tăng theo thời gian Các công nghệ xử lý rác thải điện tử tập trung theo hướng tiếp cận chính, là: theo nguồn rác thải điện tử (pin, ắc quy, cáp điện,…); theo kỹ thuật xử lý, tái chế rác thải điện tử (phân loại, chiết tách, điện phân,…) theo loại vật liệu thu hồi, tái chế từ chất thải điện tử (vàng, bạc, nhôm, kẽm,…) Nhiều “ông lớn” nắm tay hàng trăm giải pháp công nghệ xử lý, tái chế chất thải điện tử giới xuất hiện, với đặc thù phương án xử lý, đối tượng quan tâm riêng biệt, Phần 1: Tình hình nghiên cứu công nghệ xử lý chất thải điện tử giới giới thiệu cụ thể nội dung - Các giải pháp công nghệ sẵn sàng chuyển giao, ứng dụng vào thực tiễn Việt Nam: tải lượng phát thải điện tử Việt Nam đánh giá mức độ cao Tuy nhiên, theo chuyên gia, thực tế chất thải điện tử Việt Nam thu gom, tháo dỡ, phân loại tái chế chủ yếu khối tư nhân với quy mô vừa nhỏ Đa phần chất thải điện tử thu gom tháo dỡ không theo quy cách tập trung thu hồi vật liệu dễ thu hồi tái chế số kim loại, phần lại bị tiêu hủy vào bãi chôn lấp chất thải rắn Cả nước có khoảng 68 doanh nghiệp cấp phép xử lý chất thải điện tử Tuy nhiên, phần lớn tập trung vào công tác tháo dỡ, phá dỡ; có số doanh nghiệp có đủ dây chuyền cấp phép xử lý bảng mạch điện tử Để tạo hỗ trợ cho công tác xử lý chất thải rắn nói chung, chất thải điện tử nói riêng, thời gian qua, nhà nghiên cứu nước sáng tạo nhiều công nghệ để xử lý; nhiều giải pháp công nghệ chuyển giao, ứng dụng thành công vào thực tiễn Phần 2: Các giải pháp công nghệ xử lý chất thải điện tử Việt Nam điểm qua sáng chế bảo hộ Việt Nam, giới thiệu khái quát số giải pháp công nghệ nước sẵn sàng chuyển giao vào thực tiễn chuyên gia nước, báo cáo Hội thảo phân tích xu hướng công nghệ “Xử lý chất thải điện tử””, Trung tâm Thông tin Thống kê KH&CN TP.HCM tổ chức vào ngày 15/10/2021 vừa qua Phần 3: Kết luận khái quát lại xu hướng phát triển công nghệ xử lý chất thải điện tử giới, vài lát cắt tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ Việt Nam, số khuyến nghị, tổng hợp từ thực tiễn ý kiến chuyên gia ngành Ban Tổ chức hy vọng rằng, tài liệu cung cấp tranh tổng quan xu hướng công nghệ xử lý chất thải điện tử giới Việt Nam cho nhà quản lý, doanh nghiệp, nhà đầu tư nhà nghiên cứu; thông tin hướng công nghệ cần tiếp tục đẩy mạnh đầu tư, nghiên cứu để vừa mang lại giá trị lợi ích kinh tế, đảm bảo phát triển bền vững cho doanh nghiệp, vừa đảm bảo giải tốt mối hiểm họa gây ô nhiễm môi trường chất thải điện tử gây Quá trình tổ chức triển khai nghiên cứu, biên soạn tổng hợp tài liệu chắn không tránh khỏi thiếu sót nguyên nhân chủ quan khách quan Trung tâm Thông tin Thống kê Khoa học Công nghệ TP.HCM mong nhận ý kiến đóng góp, xây dựng từ Quý vị quan tâm Trân trọng Ban Tổ chức PHẦN - TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CƠNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT THẢI ĐIỆN TỬ TRÊN THẾ GIỚI 1.1 Bảo hộ sáng chế xử lý chất thải điện tử theo thời gian Tính đến tháng 12/2020, có 22.961 sáng chế xử lý chất thải điện tử công bố bảo hộ giới Sáng chế công bố Pháp vào năm 1906 với nội dung nghiên cứu xử lý chất điện phân qua sử dụng từ trình sản xuất pin kẽmchì-peroxit, bao gồm dung dịch kẽm sunfat, làm bay áp suất giảm để tạo nước, axit sunfuric kẽm sunfat; nước axit sunfuric tái sử dụng; kẽm sunfat đun nóng để tạo oxit kẽm (Biểu đồ 1) 2000 1.723 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 1906 1918 1924 1928 1932 1935 1942 1945 1952 1956 1960 1964 1967 1970 1973 1976 1979 1982 1985 1988 1991 1994 1997 2000 2003 2006 2009 2012 2015 2018 Biểu đồ Tình hình bảo hộ sáng chế xử lý chất thải điện tử giới Giai đoạn 1906-1972, nghiên cứu công nghệ xử lý chất thải điện tử chưa phát triển, số lượng sáng chế cơng bố Từ năm 1973-1991, việc xử lý chất thải điện tử nhận quan tâm nhiều giới (số sáng chế có tăng nhẹ, mức thấp, 200 sáng chế/năm) Lượng sáng chế ngày tăng mạnh kể từ sau năm 1992 Số sáng chế giai đoạn 1992-2020 nhiều lần, so với tổng số sáng chế tất giai đoạn trước Điều cho thấy, việc nghiên cứu công nghệ xử lý chất thải điện tử nội dung ngày thu hút nhiều quan tâm giới 1.2 Bảo hộ sáng chế xử lý chất thải điện tử theo châu lục Tuy công nghệ xử lý chất thải điện tử đời châu Âu, theo số liệu sáng chế tiếp cận được, đến nay, sáng chế công nghệ xử lý chất thải điện tử đăng ký bảo hộ nhiều Châu Á, với 20.125 sáng chế, chiếm 82,3% tổng số sáng chế toàn giới Tiếp đến Châu Âu với tỷ lệ 10,9% Châu Mỹ (6,3%) (Biểu đồ 2) Châu Âu 10.9% Châu Mỹ 6.3% Khác 0.5% Châu Á 82.3% Biểu đồ Tỉ lệ tương quan bảo hộ sáng chế xử lý chất thải điện tử theo châu lục 1.3 Bảo hộ sáng chế xử lý chất thải điện tử số quốc gia vùng lãnh thổ Sáng chế xử lý chất thải điện tử công bố bảo hộ 53 quốc gia, vùng lãnh thổ tổ chức quốc tế Tổ chức Sở hữu trí tuệ giới (WIPO) Cơ quan sáng chế châu Âu (EPO) Trong đó, Trung Quốc Nhật Bản hai quốc gia hàng đầu việc công bố bảo hộ công nghệ xử lý chất thải điện tử, với số lượng tương ứng 10.517 sáng chế 8.233 sáng chế (Biểu đồ 3), gấp lần so với quốc gia đứng thứ Mỹ (1.371 sáng chế) Trung Quốc 10.517 Nhật Bản 8.233 Mỹ 1.371 Hàn Quốc 906 Đức 881 Pháp 328 Anh 241 Đài Loan 239 Biểu đồ Bảo hộ sáng chế xử lý chất thải điện tử số quốc gia vùng lãnh thổ Mặc dù Trung Quốc công bố bảo hộ nhiều sáng chế xử lý chất thải điện tử nhất, quốc gia bắt đầu có nghiên cứu từ năm 1985, trễ 20 năm so với quốc gia có nhiều sáng chế xử lý chất thải điện tử đứng thứ hai giới Nhật Bản trễ gần 80 năm so với quốc gia có cơng bố sáng chế lĩnh vực (Pháp, năm 1906) Số lượng sáng chế xử lý chất thải điện tử Trung Quốc có xu hướng tăng mạnh từ sau năm 2006, với 8.788 sáng chế giai đoạn 2006-2020, đóng góp 97% tổng số sáng chế Trung Quốc gấp 20 lần so với giai đoạn trước (số sáng chế xử lý chất thải Trung Quốc giai đoạn 19852005 278 sáng chế) Trong đó, Nhật Bản quốc gia châu Á nghiên cứu xử lý chất thải điện tử từ sớm (năm 1962), số sáng chế quốc gia tăng mạnh giai đoạn 1990-2000 có xu hướng giảm từ sau năm 2000 (Biểu đồ 4) 1600 Trung Quốc 1400 Nhật Bản 1200 1000 800 600 400 200 Biểu đồ Diễn biến tình hình bảo hộ sáng chế xử lý chất thải điện tử Trung Quốc Nhật Bản 1.4 Các hướng nghiên cứu công nghệ xử lý chất thải điện tử Trên sở liệu sáng chế quốc tế tiếp cận được, công nghệ xử lý chất thải điện tử giới nghiên cứu theo hướng chính: (1) nguồn chất thải điện tử, (2) kỹ thuật xử lý tái chế chất thải điện tử (3) vật liệu thu hồi, tái chế từ chất thải điện tử (Biểu đồ Biểu đồ 6) Trong hướng nêu trên, nhà khoa học doanh nghiệp giới quan tâm nhiều đến việc thu hồi loại vật liệu từ chất thải điện tử, với tỷ lệ 40% tổng số sáng chế 25.6% Nguồn rác thải điện tử 40.7% Kỹ thuật xử lý tái chế rác thải điện tử 35.5% Vật liệu thu hồi, tái chế từ rác thải điện tử Biểu đồ Ba hướng nghiên cứu xử lý chất thải điện tử 6.271 Nguồn RTĐT_Pin/ắc quy 1.816 Nguồn RTĐT_Dây cáp điện Nguồn RTĐT_Đèn phóng điện Nguồn RTĐT_Thành phần kết cấu thiết bị điện 516 244 6.708 Kỹ thuật xử lý, tái chế_Loại bỏ chất thải rắn 3.331 Kỹ thuật xử lý, tái chế_Chiết tách 1.079 Kỹ thuật xử lý, tái chế_Tinh luyện kim loại điện phân Kỹ thuật xử lý, tái chế_Khác (xử lý sơ quặng, thép… 810 7.137 Vật liệu thu hồi, tái chế_Kim loại màu 2.560 Vật liệu thu hồi, tái chế_Nhựa 2.400 Vật liệu thu hồi, tái chế_Kim loại độc hại 1.004 Vật liệu thu hồi, tái chế_Kim loại quý Vật liệu thu hồi, tái chế_Kim loại đen 312 Vật liệu thu hồi, tái chế_Kim loại đất 290 Biểu đồ Số lượng sáng chế xử lý chất thải điện tử theo ba hướng nghiên cứu 1.4.1 Nghiên cứu xử lý theo nguồn chất thải điện tử Rất nhiều nguồn chất thải điện tử chuyên gia giới đầu tư nghiên cứu, xử lý Trong đó, nguồn quan tâm nghiên cứu, xử lý nhiều là: pin/ắc quy, dây cáp điện, đèn phóng điện thành phần kết cấu thiết bị điện tử Trong đó, pin/ắc quy loại chất thải điện tử quan tâm nghiên cứu, xử lý nhiều nhất, với 6.271 sáng chế, chiếm 70% tổng số sáng chế đề cập đến việc xử lý nguồn chất thải điện tử Đứng vị trí thứ hai dây cáp điện, với 1.816 sáng chế, chiếm tỷ lệ 20% (Biểu đồ Biểu đồ 8) Pin/ắc quy 6.271 Dây cáp điện Đèn phóng điện Thành phần kết cấu thiết bị điện 1.816 516 244 Biểu đồ Các nguồn thải điện tử được quan tâm xử lý nhiều Đèn phóng điện 5.8% Thành phần kết cấu thiết bị điện (thân, bảng đấu dây…) 2.8% Dây cáp điện 20.5% Pin/ắc quy 70.9% Biểu đồ Tỉ lệ tương quan nguồn chất thải điện tử quan tâm nhiều Ở hầu có nhiều sáng chế xử lý chất thải điện tử (như Trung Quốc, Pháp, Nhật Bản, Hàn Quốc, Đài Loan, Mỹ Đức), pin/ắc quy nguồn chất thải điện tử quan tâm xử lý nhiều (Biểu đồ 9) Trên 75% sáng chế xử lý nguồn chất thải điện tử Trung Quốc tập trung xử lý pin/ắc quy Ví dụ gần sáng chế số CN110343862A, ngày 18/10/2019, có nội dung nghiên cứu xử lý ắc quy axit chì cách sử dụng điện để cực âm tiếp xúc với dung dịch ion chì, từ hình thành chì kết dính axit alkan sulfonic tái chế, hỗn hợp chì dioxit kết dính cực âm cho tiếp xúc với chất khử để khử thành oxit chì Sáng chế giải tồn xử lý ắc quy hữu phải sử dụng loại hóa chất độc hại hay phát sinh loại khí độc hại q trình xử lý, suất xử lý thấp khơng có tính kinh tế Cũng nhóm quan tâm nhiều đến xử lý loại chất thải điện tử pin/ắc quy (42% tổng số sáng chế), việc xử lý dây cáp điện nội dung quan tâm nhiều Anh (có đến 46% sáng chế theo hướng này) 20 Tóm tắt sáng chế: Phương pháp xử lý pin axit-chì gồm bước: (1) nghiền, (2) phân loại, (3) xử lý mảnh nhựa (4) tái chế nhựa Qua bước, pin axit-chì biến thành mảnh chì, mảnh nhựa, tái chế làm vật liệu tái sử dụng Hơn nữa, chất lỏng thải khí thải pin axit-chì gửi đến thiết bị xử lý chất lỏng thải thiết bị xử lý khí thải để xử lý Do đó, phương pháp tái chế cách thích hợp vật liệu hữu ích pin axit-chì ngăn chất lỏng thải khí thải gây nhiễm mơi trường 2.1.2 Sáng chế hồi vật liệu từ chất thải điện tử 2.1.2.1 Phương pháp thu hồi đồng từ chất thải lỏng thải khắc bảng mạch in Số sáng chế: VN10026030B Chủ sáng chế: Ebara Engineering Service Co Ltd (Nhật Bản) Tóm tắt sáng chế: Phương pháp thu hồi đồng từ chất thải lỏng thải khắc bảng mạch in cách trộn chất lỏng với chất oxy hóa (ví dụ: hydrogen peroxide), trước trộn hỗcn hợp lỏng với dung dịch kiềm-hóa chất, mức độ pH hỗn hợp tạo thành kiểm sốt để khơng giảm xuống thấp Chất rắn đồng oxit tạo thành tách khỏi hỗn hợp nhờ trình điện phân 2.1.2.2 Hệ thống thu gom kim loại niken, coban, vàng, bạc, bạch kim palađi Số sáng chế: VN10024651B Chủ sáng chế: Matsuda Sangyo Co Ltd (Nhật Bản) Tóm tắt sáng chế: Hệ thống thu gom kim loại niken, coban, vàng, bạc, bạch kim palađi từ chất thải lỏng trình sản xuất linh kiện điện tử thiết bị bán dẫn Hệ thống có phận xử lý thơng tin để xác định kim loại tiếp nhận cảnh báo bất thường thiết bị thu nhận kim loại 2.1.2.3 Thu nhận kim loại từ quặng khoáng sử dụng hợp chất dithiocacbamat Số sáng chế: VN10018587B Chủ sáng chế: Cytec Technology Corp (Mỹ) 21 Tóm tắt sáng chế: Thu nhận kim loại (ví dụ: đồng, niken, molypden, chì, kẽm, vàng, bạc, bạch kim, palađi) từ quặng khoáng sử dụng hợp chất dithiocacbamat Các hợp chất thể hiệu suất thu nhận kim loại tốt nhiều điều kiện pH khác tạo cải tiến đáng kể việc thu hồi kim loại so với chất thông thường (như thionocarbamat) Các hợp chất sử dụng với liều lượng nhỏ giúp tiết kiệm chi phí cho đơn vị kim loại thu hồi 2.1.2.4 Phương pháp thu hồi đồng từ dung dịch phân hủy bảng mạch in chất thải điện tử gia dụng Số sáng chế: VN46130A Chủ sáng chế: School Enviromental Sci & Technology (Việt Nam) Tóm tắt sáng chế: Phương pháp thu hồi đồng từ dung dịch phân hủy bảng mạch in chất thải điện tử gia dụng, cực dương than chì, từ kim loại đồng điện phân bám vào cực âm thu hồi Nồng độ đồng dung dịch điện phân bắt đầu điện phân 0,4M cuối 0,21M Quá trình điện phân chia thành ba giai đoạn với mật độ dòng điện 4, 2A / dm2; nồng độ đồng dung dịch tương ứng với giai đoạn chọn nằm khoảng 0,4 - 0,3M; 0,3 - 0,25M; 0,25 - 0,21M Thời gian điện phân giai đoạn xác định theo công thức Faraday trường hợp cụ thể 2.1.2.5 Phương pháp thu hồi đồng từ chất thải lỏng có tính axit chứa đồng, bao gồm việc trộn chất thải lỏng với chất oxy hóa, trước trộn hỗn hợp chất lỏng với dung dịch kiềm với mức độ pH kiểm soát Số sáng chế: VN24756A Chủ sáng chế: Ebara Corp (Nhật Bản) Tóm tắt sáng chế: Phương pháp thu hồi đồng từ chất thải lỏng có tính axit chứa đồng (ví dụ: chất lỏng thải ăn mịn tạo từ q trình ăn mòn mạ đồng với clorua ete chất lỏng thải thay bể mạ sản xuất đồng điện phân) Phương pháp bao gồm bước: đổ hỗn hợp chất thải lỏng có tính axit chứa đồng chất oxy hóa vào dung dịch kiềm, đồng thời điều chỉnh độ pH dung dịch kiềm sau bổ sung hỗn hợp chất lỏng để không giảm xuống 7; lập chất rắn thu có chứa đồng oxit làm thành phần 22 2.2 Các giải pháp công nghệ nước sẵn sàng chuyển giao 2.2.1 Quản lý chất thải điện tử Việt Nam theo định hướng kinh tế tuần hoàn Tác giả: GS.TS Huỳnh Trung Hải; PGS.TS Nguyễn Đức Quảng – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Nội dung: Để quản lý chất thải điện tử theo định hướng kinh tế tuần hoàn, cần xây dựng triển khai giải pháp tổng thể, bao gồm: (1) Phát triển công nghệ tiền xử lý, tháo dỡ chất thải điện tử có hiệu cao; (2) Phát triển hệ thống thu gom tốt; (3) Phát triển công nghệ xử lý chất thải nguy hại phát sinh; (4) Phát triển quy trình thủy luyện thu hồi kim loại từ bảng mạch điện tử (PCB); (5) Phát triển công nghệ tái chế thủy tinh Hình 1: Quản lý chất thải điện tử theo xu kinh tế tuần hoàn Trong nội dung giải pháp tổng thể nêu trên, chi tiết hóa ngun lý vận hành quy trình công nghệ thu hồi kim loại từ bảng mạch điện tử sau: bảng mạch điện tử, sau tháo dỡ, phân loại tách thành phần nhựa, sắt, nhôm, tụ diện đưa vào xay nghiền sử dụng phương pháp trọng lực (sàng) để tách riêng bột nhựa Hỗn hợp kim loại lại tách riêng nhờ phương pháp hóa lý Sắt từ tách nhờ công nghệ tuyển từ Với việc ứng 23 dụng NH4/NH3 trình điện phân, cho phép thu hồi đồng kim loại đồng (Cu) Ứng dụng HCl, thu hồi chì (Pb), kẽm (Zn), thiếc (Sn),… nhờ phản ứng hóa học Việc kết hợp phương pháp điện phân với hóa lý cho sản phẩm kim loại thu nhận có độ tinh khiết cao Tụ điện Bảng mạch in Nhôm Tháo dỡ, phân loại thủ công Sắt Nhựa NH4/NH3 Cắt, nghiền, sàng Bột nhựa Tuyển từ Sắt từ Hòa tách đồng Điện phân đồng Đồng NaOH HCl Hòa tách thiếc, chì Bã nhựa bakelit Thu hồi chì PbCl2 Thu hồi thiếc SnO2 Hình 2: Quy trình cơng nghệ thu hồi kim loại từ bảng mạch điện tử Trong điều kiện tối ưu, việc áp dụng công nghệ thủy luyện (dùng kim loại mạnh đẩy kim loại yếu khỏi dung dịch) để thu hồi, tái chế số nhóm kim loại từ bảng mạch cho phép thu hồi kim loại cao: hiệu suất hòa tách thiếc oxit (Sn02) 92%, hịa tách muối chì (PbCl2) 81% Riêng với kim loại đồng (Cu), hiệu suất hịa tách lên tới 99% 24 Giải pháp cho phép gia tăng hiệu lực, hiệu trình tiền xử lý xử lý chất thải điện tử Khi kết hợp đồng thời nhiều phương pháp, cho hiệu suất hịa tách kim loại thiếc, chì, đồng 80% 2.2.2 Lò đốt bảng mạch tái chế kim loại xử lý rác thải điện tử Tác giả: PGS.TS Lê Văn Lữ – Trường Đại học Tài nguyên Môi trường TP.HCM Nội dung: Là dạng chất thải nguy hại, bảng mạch điện tử, sau tháo dỡ phân tách cấu kiện (như IC, tụ điện, điện trở, ) xử lý lò đốt tái chế kim loại Lò đốt Với lị đốt thơng thường, loại khí thải lưu huỳnh dioxide (SO2), oxyde nitơ (NOx), carbon oxide (CO), acid hydrochloric (HCl), hydro fluoride (HF) phát sinh đốt cháy khơng hồn tồn thành phần rác xử lý hệ xử lý khí ứng dụng phương pháp hấp thụ, với dung dịch kiềm natri hydroxide (NaOH), natri carbonate (Na2CO3), hấp phụ khống chất vơi (CaO) kết hợp với dolomit (CaCO3.MgCO3); dùng than hoạt tính (activated carbon) để xử lý triệt để dioxin, furans cịn sót khói thải trước mơi trường Sử dụng cơng nghệ đốt hồ quang, nhiệt độ lửa lên đến 1.500°C, giúp thiêu đốt hồn tồn chất có chứa thành phần cháy carbon (C) hydro (H) linh kiện Với hiệu suất sử dụng nhiệt đạt 98%, lò đốt hồ quang cịn giảm thiểu lượng dioxin, furans môi trường (từ 5,9 ngTEQ/N.m3 xuống 1,16 ngTEQ/N.m3 giảm lần so với đốt thứ cấp thông thường); nồng độ carbon monoxide (CO) bụi giảm 2-3 lần Nhờ nhiệt độ cao, nên lò đốt hồ quang thích hợp cho xử lý chất thải nguy hại Lị có hiệu suất sử dụng cao, chi phí đầu tư, phí vận hành thấp lị đốt thơng thường 25 Hình 4: Mơ hình lị đốt rác hồ quang Lò tái sinh kim loại Phế liệu kim loại (chứa nhôm) sau phân loại, làm đưa vào lò tái sinh kim loại nhiệt độ khoảng 750-1.100°C để nấu nóng chảy Hình 5: Quy trình cơng nghệ lị nấu nhơm Các cặn bã, tạp chất tách bỏ Khí hydro (H) sinh q trình tái sinh kim loại khử khí Chlor (Cl) khí nitơ (N) Tùy theo yêu cầu sản phẩm cuối mà nhơm đúc thành thỏi, phơi, thanh, hình thành lớn cho q trình cán, phun thành bột, vận chuyển trạng thái nóng chảy đến sở chế biến khác Khí thải thoát xử lý, hấp thụ, hấp phụ, thải nhiệt, qua lớp than hoạt tính, thải bên ngồi 26 Lị nấu nhơm đạt cơng suất 10 tấn/ngày, tiêu tốn lượng so với sản xuất nhơm Lị góp phần giảm thiểu việc sử dụng khống sản nhơm, tiết kiệm tài ngun mơi trường Q trình nấu nhơm tái chế khơng chuyển hóa ngun tố khác nên lượng nhôm tái chế cao 2.2.3 Một số giải pháp tái chế vàng ứng dụng vật liệu hấp phụ công nghệ tái chế rác thải điện tử Tác giả: TS Triệu Quốc An – Khoa Kỹ thuật Thực phẩm Môi trường (Trường Đại học Nguyễn Tất Thành) Nội dung: Các linh kiện ram, chip xử lý chân tiếp xúc bảng mạch điện tử có chứa nhiều hàm lượng vàng Áp dụng phương pháp bóc tách vàng trực tiếp từ board mạch điện tử thơng qua phản ứng ơxy hóa chọn lọc, sử dụng hỗn hợp persulfate/hydroxy peroxide (S2O82-/H2O2) Các kim loại sắt (Fe), niken (Ni), nhôm (Al), đồng (Cu) bị hòa tan phần Vàng (Au) khơng bị hịa tan, nên giải phóng khỏi bề mặt bảng mạch điện tử Hiệu suất thu hồi đạt đến 98%, độ tinh khiết lên đến 95% Hình 6: Q trình bóc tách vàng trực tiếp từ bảng mạch điện tử Dung dịch sau hòa tan kim loại (vẫn tồn đọng lượng vàng định) tiếp tục phân tách trình thủy luyện, sử dụng vật liệu hấp phụ zirconia (ZrO2) biến tính bề mặt Nhờ trình biến tính bề mặt sử dụng tác nhân thioctic acid (TOA), zirconia có khả bắt giữ chọn lọc ion Au (III) ion Pd(II) Bề mặt zirconia gắn tác nhân alendronic acid (AA) tạo nối hóa trị với TOA nhờ phản ứng ghép cặp amide hạn chế việc rửa trơi nhóm chức 27 Hình 7: Q trình biến tính bề mặt vật liệu ZrO2 Dung lượng hấp phụ vật liệu sau biến tính cho phép thu hồi tối đa 4,3 mg Au/g vật liệu 6,3 mg Pd/g vật liệu Quy trình bóc tách vàng trực tiếp đơn giản, hiệu tác động mơi trường, khả mở rộng quy mơ dễ dàng Vật liệu có khả phân tách chọn lọc ion Au(III) ion Pd(II) tái sử dụng 2.2.4 Công nghệ thu hồi Yttri Europi từ đèn huỳnh quang sau sử dụng Tác giả: TS Hà Vĩnh Hưng – Viện Khoa học Công nghệ Môi trường (Trường Đại học Bách khoa Hà Nội) Nội dung: Yttri Europi thành phần bột huỳnh quang, góp phần tạo nên ánh sáng khả kiến (nhìn thấy được) Việc thu hồi Yttri Europi góp phần hạn chế việc phát tán môi trường, gây tác hại đến sức khỏe người Bóng đen huỳnh quang, sau đập vỡ (bằng phương pháp học phương pháp siêu âm) phân tách thu hồi bột huỳnh quang Bột huỳnh quang tiến hành kiềm hóa nhằm giúp q trình hịa tách dễ dàng hơn, qua thiết bị thùng quay (nhiệt độ 950oC giờ) Sau kiềm hóa, bột huỳnh quang đưa vào thiết bị hòa tách, rửa (trong 15 phút) để loại bỏ hóa chất tồn dư, sau tiến hành hịa tách cách khuấy gia nhiệt (ở 50oC 20 phút), sử dụng axit ví dụ (HCl, nồng độ 3,5M) lọc thu dung dịch hịa tách 28 Hình 8: Quy trình tái chế đèn huỳnh quang Dung dịch hịa tách sau trích ly Yttri, Europi pha hữu chuyển sang cơng đoạn giải trích ly để thu hồi hai sản phẩm riêng biệt Yttri Europi, với hiệu suất thu hồi 90%, sản phẩm thu có độ tinh khiết cao Cơng nghệ có tính ổn định, dễ vận hành Ngoài áp dụng cho thu hồi Yttri Europi từ bóng đèn huỳnh quang, vận dụng công nghệ cho nhiều loại chất thải điện tử khác hình LCD (Tivi, máy tính) đèn LED 2.2.5 Thiết bị nghiền cắt quy trình xử lý tái chế linh kiện điện tử Tác giả: ThS Hồng Xn Dương - Cơng ty CP Phát triển công nghệ HiTech Việt Nam Nội dung: Để đảm bảo chất thải điện tử có kích thước cần thiết trình xử lý, giải pháp thường sử dụng nghiền cắt (bằng máy cắt ép thủy lực máy nghiền) Sau công đoạn nghiền cắt, sản phẩm lớn (như laptop, máy fax sản phẩm điện tử khác) phân nhỏ thành nhiều phần Ứng dụng nguyên lý học, nhờ khác biệt trọng lực, vật liệu sau cắt nhỏ chuyển qua sàng rung (một nhiều tầng), hệ thống lắng hệ thống rửa để tách sơ thành phần kim loại, thủy tinh, nhựa, nilon,… đất 29 Hình 9: Quy trình xử lý, tái chế rác thải điện tử Máy nghiền thô thường sử dụng máy nghiền trục tốc độ chậm, máy nghiền trục tốc độ chậm máy nghiền bào thủy lực a) b) c) Hình 10: Các loại máy nghiền thường sử dụng: a) Máy nghiền trục; b) Máy nghiền trục; c) Máy nghiền bào thủy lực Đối với máy nghiền bào thủy lực, sản phẩm sau nghiền có kích thước nhỏ Tuy nhiên, loại máy dùng cho loại chất thải điện tử có thành kim loại dày 3mm Các thiết bị nghiền cắt hỗ trợ tốt cho công đoạn phân loại tách vật liệu nhựa khỏi kim loại, tiết kiệm nhân lực có chi phí bảo dưỡng, thay thấp, mang lại lợi ích cao cho doanh nghiệp 30 2.2.6 Chương trình Việt Nam tái chế Thơng tin: Bà Mai Thị Thu Hằng – Công ty TNHH Reverse Logistics Việt Nam Nội dung: Là giải pháp phi cơng nghệ, Chương trình Việt Nam tái chế thành lập vận hành Nền tảng tái chế Việt Nam (VRP), tư vấn Công ty TNHH Công Nghệ HP Việt Nam Công ty TNHH Apple Việt Nam Với tiêu chí giảm thiểu rác thải điện tử, tăng cường việc tái chế quản lý tác động chất thải điện tử cuối vịng đời sử dụng đến mơi trường sức khỏe cộng đồng Chương trình thu hồi tất thiết bị điện tử cuối vòng đời sử dụng (từ thiết bị lớn máy fax, máy scan, máy photocopy; thiết bị phổ thông điện thoại di động, máy tính bảng, máy vi tính, máy in; linh phụ kiện pin laptop điện thoại, dây sạc, tai nghe, chuột, bàn phím, loa, bảng mạch chủ, quạt tản nhiệt, phát wifi,…), thiết bị điện tử bị lỗi để đưa nhà máy xử lý, tái chế theo quy định bảo vệ môi trường Các thiết bị điện tử thu gom tận nơi phát thải (thu gom nhà, doanh nghiệp điểm thu gom chương trình) vận chuyển trực tiếp đến nhà máy xử lý Hình 11: Quy trình thu gom xử lý theo Chương trình Việt Nam tái chế 31 Mỗi thiết bị điện tử thu gom ghi nhận cụ thể Sau thu gom, chất thải điện tử phân loại theo danh mục sản phẩm tháo dỡ thành phần vật liệu khác (như nhựa, kim loại, thủy tinh, chất độc hại) Sau phân loại, vật liệu khác đóng gói ghi nhận lại lần trước chuyển đến địa tái chế thích hợp (ví dụ, đồng tách từ loại dây cáp chuyển đến nhà máy sản xuất đồng; nhựa chuyển đến nơi tái chế nhựa để tạo sản phẩm mới) Chất thải nguy hại phát sinh trình xử lý đưa đến hệ thống chuyên xử lý cho loại chất thải Tạo điều kiện cho người dân dễ dàng loại bỏ rác thải điện tử cách có trách nhiệm, đồng thời giúp nhà sản xuất nâng cao trách nhiệm với cộng đồng việc thu gom, xử lý tái chế rác thải điện tử, quy trình đóng góp hữu hiệu vào nỗ lực giảm thiểu tác hại chất thải điện tử đến môi trường sức khỏe cộng đồng 32 PHẦN - KẾT LUẬN 3.1 Về xu hướng phát triển công nghệ xử lý chất thải điện tử giới Các sáng chế xử lý chất thải điện tử đời sớm (từ năm 1906), bắt đầu phát triển mạnh từ sau năm 1992 Số lượng sáng chế công bố ngày tăng cho thấy vấn đề xử lý chất thải điện tử ngày giới quan tâm nhiều Xét mặt địa lý, sáng chế xử lý chất thải điện tử đăng ký bảo hộ nhiều Châu Á Trong đó, Trung Quốc Nhật Bản quốc gia có nhiều nghiên cứu vấn đề Mặc dù Trung Quốc quốc gia sở hữu sáng chế xử lý chất thải điện tử nhiều nhất, quốc gia bắt đầu nghiên cứu vào năm 1985 (trễ 20 năm so với Nhật Bản), số lượng sáng chế tăng mạnh từ sau năm 2006 (gấp 20 lần so với giai đoạn trước đó) Trong đó, Nhật Bản nghiên cứu xử lý chất thải điện tử từ sớm (năm 1962), số lượng sáng chế tăng mạnh giai đoạn 19902000, có xu hướng giảm từ sau năm 2000 Có nhiều nguồn chất thải điện tử khác chuyên gia nghiên cứu, xử lý, pin/ắc quy loại chất thải quan tâm nghiên cứu nhiều (chiếm 70% tổng số sáng chế xử lý) Đứng vị trí thứ hai sáng chế để xử lý loại dây cáp điện Ba kỹ thuật xử lý, tái chế chất thải điện tử đề cập nhiều loại bỏ chất thải rắn, chiết tách hóa chất tinh luyện kim loại điện phân Trong thời gian gần đây, kỹ thuật chiết tách máy tách chuyên dụng có tốc độ tăng trưởng tốt Kim loại màu loại vật liệu nghiên cứu thu hồi nhiều từ chất thải điện tử, tiếp đến nhựa kim loại độc hại Việc nghiên cứu thu hồi kim loại đen, có số sáng chế khơng nhiều, đối tượng có tốc độ tăng trưởng cao giai đoạn 2010-2019 Sở hữu nhiều sáng chế xử lý chất thải điện tử, chủ yếu doanh nghiệp lớn Nhật Bản số trường đại học, học viện Trung Quốc Trong đó, Nhật Bản đóng góp tới 16 đơn vị (15 doanh nghiệp học viện, có top đơn vị sở hữu nhiều 33 sáng chế: Panasonic, Sumitomo Metal Mining, Nippon Mining & Metals) Tại đơn vị này, pin/ắc quy nguồn chất thải điện tử đầu tư nghiên cứu, xử lý nhiều Kỹ thuật xử lý thường đơn vị sử dụng chiết tách hóa chất Mục tiêu nghiên cứu xử lý đơn vị để thu hồi kim loại màu 3.2 Đơi nét tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ xử lý chất thải điện tử Việt Nam Hầu hết số 10 sáng chế xử lý chất thải điện tử bảo hộ Việt Nam đề cập đến việc thu hồi kim loại màu (phần lớn đồng) Chủ sở hữu sáng chế đến từ quốc gia sở hữu nhiều sáng chế xử lý chất thải điện tử, Nhật Bản, Trung Quốc Mỹ Việt Nam có đại diện, Viện Khoa học, công nghệ Môi trường Đại học Bách khoa Hà Nội (sở hữu sáng chế “Phương pháp thu hồi đồng từ dung dịch phân hủy bảng mạch in chất thải điện tử gia dụng”) Tại Hội thảo phân tích xu hướng cơng nghệ “Xử lý chất thải điện tử”, Trung tâm Thông tin Thống kê KH&CN TP.HCM tổ chức vào ngày 15/10/2021, Đại học Bách khoa Hà Nội giới thiệu cụ thể quy trình: “Cơng nghệ thu hồi kim loại từ bảng mạch điện tử” giải pháp ứng dụng công nghệ thủy luyện, với điều kiện tối ưu, cho phép thu hồi, tái chế số nhóm kim loại từ bảng mạch với hiệu suất cao: hiệu suất hịa tách thiếc oxit 92%, hịa tách muối chì 81% Riêng với kim loại đồng, hiệu suất hòa tách lên tới 99% Giải pháp cho phép gia tăng hiệu lực, hiệu trình tiền xử lý xử lý chất thải điện tử “Công nghệ thu hồi Yttri Europi từ đèn huỳnh quang sau sử dụng”, giải pháp để xử lý chất thải bóng đèn huỳnh quang Cơng nghệ cho hiệu suất thu hồi 90%, sản phẩm thu có độ tinh khiết cao Giải pháp cịn có ưu điểm ổn định, dễ vận hành; áp dụng cho thu hồi Yttri Europi từ bóng đèn huỳnh quang, vận dụng cho nhiều loại chất thải điện tử khác hình LCD (tivi, máy tính) đèn LED Cũng Hội thảo này, Đại học Tài nguyên Môi trường TP.HCM giới thiệu giải pháp xử lý chất thải điện tử công nghệ đốt, luyện Công nghệ triển khai nhiều nơi, đánh giá hiệu quả, cho phép tận thu kim loại quý, đảm bảo yếu tố khí thải đáp ứng u cầu bảo vệ mơi trường Lị có hiệu suất sử dụng cao, chi phí đầu tư, phí vận hành thấp lị đốt thơng thường 34 Đại học Nguyễn Tất Thành đóng góp với công nghệ ứng dụng vật liệu hấp phụ để tái thu hồi vàng bảng mạch điện tử Quy trình bóc tách vàng trực tiếp đơn giản, hiệu tác động mơi trường, khả mở rộng quy mơ dễ dàng Vật liệu có khả phân tách chọn lọc ion Au(III) tái sử dụng Các doanh nghiệp cơng nghệ có động thái bắt nhịp nhanh chóng vào hoạt động nghiên cứu, xử lý, tái chế chất thải điện tử HitechVietnam, với việc thiết kế, chế tạo loại máy nghiền, cắt phục vụ công tác phân tách, sơ chế chất thải điện tử, ví dụ Các thiết bị HitechVietnam xem hỗ trợ tốt cho công đoạn phân loại tách vật liệu, tiết kiệm nhân cơng 3.3 Một số khuyến nghị Có thể thấy, công nghệ xử lý, thu hồi chất thải điện tử Việt Nam nhà khoa học, doanh nghiệp đầu tư, nghiên cứu Tuy nhiên, so với giới, sáng chế, kết nghiên cứu, công nghệ chưa nhiều Đồng thời, việc triển khai xử lý chất thải điện tử quy mơ cơng nghiệp Việt Nam cịn hạn chế Một vấn đề nhiều chuyên gia thống nhất, bên cạnh việc tiếp tục phát triển giải pháp công nghệ phù hợp để xử lý chất thải điện tử, cần phát triển giải pháp phi công nghệ, yêu cầu thu gom loại chất thải điện tử cách tập trung Theo nhà nghiên cứu, chất thải điện tử chưa quản lý cách phù hợp bền vững Việt Nam Khối tư nhân cịn kiểm sốt dịng chất thải Đa phần chất thải điện tử thu gom tháo dỡ không theo quy cách tập trung thu hồi vật liệu dễ thu hồi tái chế số kim loại, phần lại bị tiêu hủy vào bãi chôn lấp chất thải rắn Để giải toán này, cần nỗ lực tổng hợp toàn xã hội, từ hệ thống thu gom, người tiêu dùng đến hệ thống nhà sản xuất Kinh nghiệm từ quốc gia phát triển cho thấy, chất thải điện tử thường nằm danh mục phải thu hồi xử lý theo chế trách nhiệm mở rộng nhà sản xuất (Extended Producer Responsibility-EPR) Do vậy, thời gian tới, theo chế EPR, nhà sản xuất cần có trách nhiệm việc thu hồi tái chế chất thải điện tử, với tham gia nhà tái chế hệ thống thu gom cộng đồng, áp dụng mơ hình kinh tế tuần hồn để quản lý chất thải điện tử