TÁI CHẾ rác THẢI điện tử

Tái chế rác thải điện tử : Đánh giá ban đầu của Hoa Kỳ và lựa chọn công nghệ.Tóm tắt: Thời gian sử dụng của các thiết bị điện tử tương đối ngắn và ngày càng giảm.. Trong bài báo này, phầ

Tái chế rác thải điện tử : Đánh giá ban đầu của Hoa Kỳ và lựa chọn công nghệ.

Tóm tắt:

Thời gian sử dụng của các thiết bị điện tử tương đối ngắn và ngày càng giảm Đó là kết quả của việc thay đổi nhanh chóng các tính năng và khả năng sử dụng của thiết bị Điều này tạo ra một lượng chất thải là các thiết bị điện tử lỗi thời ( rác thải điện tử : e-waste)

Mặc dù có các phương pháp xử lý rác thải điện tử thông thường nhưng các phương pháp này có các nhược điểm về kinh tế và môi trường Như một kết quả, việc lựa chọn phươngpháp quản lý rác thải điện tử cần được xem xét, ví dụ như tái chế Nhưng tái tế chất thải rắn có thời gian sử dụng ngắn vẫn chưa thực hiện được do chưa có cơ sở hạ tầng vững chắc tại chỗ

Trong bài báo này, phần đầu mô tả xu hướng về số lượng rác thải điện tử, các phương pháp tái chế hiện nay và phương pháp thu gom Phần sau mô tả các phương pháp để phụchồi nguyên liệu từ rác thải điện tử hiện nay Đặc biệt, thảo luận các công nghệ tái chế thủy tinh, nhựa và các kim loại trong các rác thải điện tử khác nhau Đối với thủy tinh, táichế thủy tinh và công nghệ tái chế dẫn xuất của thủy tinh cũng được trình bày Đối với nhựa, các phương pháp tái chế hóa học ( nguyên liệu), tái chế cơ khí, tái chế nhiệt được phân tích Quá trình thu hồi đồng (Cu), chì (Pb) và các kim loại quý như: vàng (Au), bạchkim (Pt) và palladium được xem xét Các quá trình này được mô tả và so sánh trên cơ sở

về công nghệ, nguồn lực và các vật liệu đầu vào - đầu ra có sẳn trong hệ thống

1. Giới thiệu:

Từ những năng 1980, với sự phát triển theo định hướng nhu cầu sử dụng điện và công nghệ điện tử của người tiêu dùng, số lượng lớn các thiết bị điện tử được bán cho người tiêu dùng Thời gian sử dụng của các thiết bị điện tử tiêu dùng (CEDs) là tương đối ngắn

và giảm dần như là kết quả của những thay đối nhanh chóng của các tính năng và khả năng của các thiết bị Điều này đã tạo ra một dòng chất thải lớn các thiết bị lỗi thời

Phương pháp xử lý thông thường và đơn giản của chất thải ở Mỹ là chôn lấp trong các bãirác và đốt Việc tăng diện tích đất sử dụng cho chôn lấp là một gánh nặng môi trường chochúng ta Ngoài ra, việc thiếu bãi rác và chất lượng môi trường ngày càng được quan tâm,

từ đó mong muốn chuyển sang các phương pháp xử lý chất thải được Phương án mới về quản lý chất thải để chuyển hướng cuối vòng đời (EOL) của các thiết bị điện tử từ bãi chôn lấp và đốt Tuy nhiên có một số yếu tố cần xem xét trong quá trình chuyển hướng phát triển chiến lược thành công Chiến lược này phải căn cứ vào tính bền vững kinh tế, tính khả thi kỹ thuật và mức độ hỗ trợ của xã hội cho chương trình Một khía cạnh khác của chiến lược là phải bao gồm tái chế và tái sử dụng các sản phẩm điện tử EOL

Cần lưu ý, hiện nay tái chế rác thải điện tử có thời gian ngắn ở Mỹ mà không có cơ sở hạ tầng rộng lớn và cố định Hiệp hội tái chế Điện tử Quốc tế ( IAER) ước tính trong năm

2003, ngành công nghiệp tái chế thiết bị điện tử Mỹ với hơn 7000 công nhân và doanh thu lên lên tới 700 triệu US ( IAER, 2003) Sản phẩm điện tử là tích hợp nhiều công nghệhiện đại, được tạo từ nhiều loại vật liệu và thành phần khác nhau Điều này có nghĩa rằng,

để tái chế điện tử EOL hiệu quả thì cần nhiều thành phần và công nghệ tham gia

Với tái chế các sản phẩm khác nhau, việc thành lập cơ sở hạ tầng thích hợp là điều kiện cần thiết để thực hiện thành công tái chế rác thải điện tử Cơ sở hạ tầng thích hợp thì các quá trình và phương pháp xử lý chất thải có thể tiến hành được Nó bao gồm thu gom, vận chuyển, tái chế và bán lại cho cơ sở Các yếu tố ảnh hưởng tới lượng rác thải tái chế trong dòng chất thải: cơ sở hạ tầng, công nghệ tái chế, quy định của chính phủ, tính kinh

tế của sản phẩm EOL

Để cung cấp sự hiểu biết tốt hơn về các quá trình hiện hành và cơ sở hạ tầng có sẵn để tái chế rác thải điện tử ở Hoa Kỳ, chúng tôi bắt đầu vào thời điểm khi ECDs đầu tiên trở thành chất thải ( hoặc lỗi thời hay không hoạt được) và tiến hành thu gom, xử lý và cuối cùng là tái chế rác thải điện tử Mô tả điều này gồm các thành viên chủ chốt ở mỗi giai đoạn và có cách nhìn toàn diện về cơ sở hạ tầng cho việc tái chế rác thải điện tử

Thu gom

Th

ử nghiệm/loại

Tách ra/ tháo gỡ

Bán lại/ tái sử dụng sản phẩm

Bán lại/ tái sử dụng 1 phầnGiảm kích thước

Ống tia âm cực

Tách ra bởi các vật liệu

Thị trường

Xử lýCác yếu tố quan trọng trong việc tái chế chất thải điệ tử là thu gom, phân loại, phục hồi,

tái chế và xử lý Được thể hiện trong Hình 1.1.

Hình 1 1 Sơ đồ quy trình tái chế của 1 sản phẩm điện tử.

2. Số lượng và loại chất thải điện tử:

Mỗi năm, hàng triệu tấn rác thải điện tử từ máy tính lỗi thời và các thiết bị điện tử khác đang được thải ra ở Mỹ Chất thải điện tử chiếm 2 – 5% chất thải rắn và ngàycàng gia tăng ở Mỹ và các thành phố lớn (Silicon Valley Toxics Coalition, 2004)

Hình 2 1 Các lô máy tính cá nhân và lỗi thời ở Mỹ.

Hình 2.1 cho thấy giá trị thực tế và ước tính về số lượng máy tính cá nhân (PCs) thải ra ( Silicon Chiến lược 2001) và trở nên lỗi thời ở Mỹ trong những năm 1997 – 2005 Năm

2003, hơn 54 triệu PCs được bán Trong khi đó, theo một nghiên cứu tháng 5-1999 của Hội đồng An toàn Quốc gia (NSC) ở Itasca, Illinois ( Hội đồng An toàn Quốc gia, 1999) gần 63 triệu máy tính xách tay (PCs) dự kiến sẽ lỗi thời trong năm 2003 Tỷ lệ máy tính lỗi thời vượt quá tỷ lệ sản xuất

Tuổi thọ của PCs ngắn hơn so với phát triển công nghệ và tiêu chuẩn cao hơn cho PCs

Ví dụ, năm 1992 tuổi thọ trung bình của một PC là 4,5 năm nhưng tới năm 1999 giảm

xuống chỉ còn 3 năm và dự kiến tới năm 2005 chỉ còn 2 năm ( theo Hội đồng An toàn Quốc gia, năm 1999)

Hình 2 2 Tuổi thọ của máy tính xách tay.

Hình 2.2 cho thấy sự thay đổi tuổi thọ của PC Thiết bị điện tử đã qua sử dụng có chứa một lượng đáng kể các chất độc như: thủy ngân, chì, cadimi và polychlorinated

biphenyls Ống tia âm cực (CRT) là một trong những nguồn chứa nhiều chì nhất trong chất thải rắn ở các thành phố lớn (Jung and Bartel 1998) Mặt khác, thiết bị điện tử đã qua sử dụng cũng chứa các vật liệu có giá trị cao như: vàng, palladium, đồng và nhựa Hơn nữa, một số thiết bị điện tử lỗi thời được làm sạch và sử dụng được có thể được tái

sử dụng nếu được xác định và phân loại bởi các chuyên gia

Thời điểm chính khuyến khích thái chế điện tử là từ lệnh cấm về việc xử lý CRT bằng cách chôn lấp và đốt bắt đầu ở tại tiểu bang Massachusetts vào năm 2000 và ở bang California năm 2001 ( USEPA năm 2000; DTCS năm 2001) Maine và Minnesota gần

đây cũng cấm xử lý CRT ( Silicon Valley Toxics Coalition 2004) Theo lệnh cấm thì ở các bang này tất cả các ống CRT phải được tái chế Một vấn đề quan trọng ở đây về vấn

đề tái chế điện tử liên quan đến trách nhiệm của nhà sản xuất (EPR) EPR là trách nhiệm chính trong công tác chống ô nhiễm mà nhà sản xuất phải chịu cho các sản phẩm của họ

ở cuối vòng đời của sản phẩm (EOL) Tiểu bang California đã thông qua ‘ đạo luật tái chế chất thải điện tử California’ và theo đạo luật này, đến năm 2010, mỗi nhà sản xuất bán thiết bị điện tử phải thu gom được 90% thiết bị điện tử họ đã bán hoặc phải nộp lệ phí thay cho việc tái chế các thiết bị mà họ đã bán ( theo đạo luật tái chế chất thải rắn California 2003)

Bảng 2 1 Thế hệ và phục hồi các thiết bị điện tử tiêu dùng trong dòng thải của Mỹ

a : TV, đầu VCR, máy quay, TV/VCR kết hợp

b : tất cả các máy nghe nhạc CD, hệ thống rack âm thanh, hệ thống âm thanh thu nhỏ

c : máy tính xách tay, màn hình máy tính, điện thoại, máy fax

*Ít hơn 5000 tấn hoặc 0,05% khối lượng

Bảng 2.1 cho thấy các thế hệ và phục hồi chất phải điện tử để tái chế trong dòng chất thải của Mỹ trong năm 2001 (USEPA 2003) Tỷ lệ phục hồi được phân biệt theo loại sản phẩm Tổng tỷ lệ thu hồi khoảng 9% khối lượng chưa bằng một nửa giá trị trong dòng chất thải rắn trong thành phố lớn của Hoa Kỳ nói chung, chẳng hạn như: giấy, thủy tinh, kim loại ( USEPA, 2003)

3. Chương trình tái chế chất thải điện tử:

3.1. Sự cần thiết của tái chế chất thải rắn:

Bởi vì tái chế điện tử trong giai đoạn ban đầu được người tiêu dùng công nhận cần thiết

là yếu tố quan trọng để mở rộng hơn nữa ngành công nghiệp này Nhiều người tiêu dùng không tái chế các sản phẩm điện tử của họ khi chúng lỗi thời hay bị hư lần đầu Trong thực tế, hơn 70% thiết bị điện tử tiêu dùng ( CEDs) hư được cất trong kho thường 3 – 5 năm (USEPA 2000) Người tiêu dùng nghĩ rằng những CEDs này vẫn còn giá trị Lý luậnnày là sai lầm Với sự phát triển của công nghệ điện tử, giá trị của các thiết bị điện tử lỗi thời ngày càng giảm nhanh Cả giá trị phục hồi giá trị các bộ phận và máy bán lại giảm nhanh chóng theo tuổi của máy Ví dụ, giá trị sử dụng của một chiếc máy tính sẽ bằng 0

so với máy ở 2 thế hệ tiếp theo Hơn nữa, thiết bị cũ khó tái chế hơn so với thiết bị mới Nhìn chung, thiết bị cũ này chứa đa dạng các vật liệu hơn chẳng hạn như chất dẻo khác nhau chứa lượng chất nguy hại khác nhau ví dụ như chì Do đó, tái chế là việc tốt hơn để loại bỏ các thiết bị máy tính cũ ngay khi chúng lỗi thời

3.2. Quảng cáo cho tái chế:

Để tái chế thiết bị điện tử hiệu quả đòi người tiêu dùng phải có quyền truy cập vào

chương trình tái chế cũng như có kiến thức cơ bản về các chương trình như vậy Về cơ bản điều này sẽ giúp cho người tiêu dùng biết được nơi để bỏ các thiết bị điện tử khi chúng lỗi thời hoặc không dùng được Một vài thành phố đã triển khai chương trình thí điểm thu gom cho người tiêu dùng ( IAER 2003) Kết quả là chương trình thu gom diễn

ra phổ biến hơn Vậy muốn thành công thì họ cần phải quảng cáo ( Jung và Bartel 1998, USEPA 2000) Thu gom có thể liên quan đến vị trí thu gom hoặc vị trí thu gom đặc biệt Quảng cáo là cần thiết, đặc biệt là về vị trí thu gom Quảng cáo cần phải chỉ ra thời gian,

vị trí thu gom và các loại chất thải điện tử có thể chấp nhận Các phương tiện truyền thông để quảng cáo bao gồm: báo, đài phát thanh, đài truyền hình địa phương, biểu tượng, tờ rơi E – mail và các trang wed cũng được sử dụng

Một số báo cáo và dự án thí điểm cho thấy làm quảng cáo ảnh hưởng đến lượng thu gom

để tái chế đặc biệt là các dự kiện đã sử dụng (USEPA 2000) Việc lựa chọn phương pháp quảng cáo nên lựa chọn theo đặc điểm của khu vực Các phương pháp quảng cáo khác

nhau, ví dụ như giữa thành thị và nông thôn, khu dân cư và khu thương mại Đối với khu vực thương mại thì quảng cáo trên báo sẽ được chú ý hơn trong khi ở khu vực nông thôn thì quảng cáo bằng phát thanh và đài truyền hình địa phương là lựa chọn tốt nhất Còn ở một trường đại học lớn hoặc một công ty thì phương pháp quảng cáo bằng E – mail là hiệu quả nhất.

3.3. Thành viên và phân phối chương trình tái chế:

Thường các thành phố ở Mỹ, chính phủ đóng một vai trò cơ bản trong việc đề ra chương trình thu gom và tái chế chất thải điện tử Những chương trình này bao gồm các sự kiện đặc biệt dành cho đồ bỏ đi cũng như là thu gom đồ đang còn sử dụng Tuy nhiên, những sự kiện đặc biệt này cho thấy các chương trình được tổ chức bởi các tổ chức phi chính phủ đang có một tỷ trọng cao hơn đáng chú ý, chẳng hạn như táichế, các bên tham gia từ thiện và chuyên chở chất thải rắn ( Hội đồng tái chế Đông Bắc, công ty 2002)

Gần 500 người dân tham gia vào các chương trình thu gom chất thải điện tử được tổ chức ở Mỹ từ năm 1999 – 2001 Những chương trình này được tổ chức trong 30/50 bang Phần lớn các chương trình này nhắm vào người sử dụng thiết bị điện tử và phương pháp thu gom trong cộng đồng và một phần lớn các chương trình này được tổ chức chưa tới 36 tháng, những chương trình này nhấn mạnh vào việc tái chế chất thải điện tử có thời gian sử dụng ngắn ( Hội đồng tái chế Đông Bắc, công ty 2002) Một vài nhà sản xuất và bán lẻ cũng cung cấp các chương trình thu gom và tái chế chất thải điện tử được diễn ra trên khắp nước Mỹ ( IAER 2003, USEPA 2003)

Hình 3 1 Phân phối tái tế và số lượng các thiết bị điện tử được tái chế ở Mỹ.

Hình 3.1 cho thấy sự đóng góp của các công ty tái chế và lượng các thiết bị điện tử được tái chế ở Mỹ theo vùng địa lý Hình này phản ánh hiện thực việc tổ chức tái chế

ở mỗi vùng miền Các công ty tái chế tập trung ở Trung Tây, New England và miền Tây, mỗi vùng này chiếm gần ¼ số lượng các công ty tái chế Sự đóng góp theo vùng của các hoạt động tái chế cho thấy rằng vùng Trung Tây và Trung Atlantic có lượng tái chế cao nhất tiếp đến là miền Tây ( Hội đồng An toàn quốc gia 1999, IAER 2003)

4. Thu gom và vận chuyển:

Hiện nay không có một chiến lược thu gom nào được thực hiện trong nước Mỹ có thể đạt tỷ lệ thu hồi thiết bị điện tử đã qua sử dụng cao ( Eglise và Piere, 2000) Giai đoạn

thu gom và vận chuyển là giai đoạn tốn kém nhất trong tái chế thiết bị điện tử ( Lonn

và Stuart 2002, IAER 2003) Ước tính chi phí thu gom và vận chuyển thường hơn 80% chi phí tái chế ( Hainault và Smith 2000) Phương pháp thu gom được liên kết rộng rãi với nhiều chương trình tái chế chất thải thí điểm (Lonn và Stuart, 2002; Eglise và Pierre, 2000; Hainault và Smith 2000)

Bảng 4 1 Cho thấy vai trò của việc lựa chọn thu gom và vận chuyển.

-Chính quyền địa phương (quản lý địa phương) hoặc tái chế

Thuận tiện người dân tham gia

Có khả năng trộm cắp và

bị bỏ rơi ( quen lấy) Cần phân loại thêm Chi phí vận chuyển cao

Sự kiện đặc

biệt

drop-off

Người tiêu dùng

Chính quyền địa phương hoặc tái chế

Nâng cao nhận thức tái chế Tốt cho khu vực nông thôn

Số lượng thu gom không đồng đều cần không gian lưu trữ

Drop-off

lâu dài

Người tiêu dùng

Chính quyền địa phương hoặc tái chế

Mức độ phân loại cao Giảm chi phí vận chuyển Hiệu quả chi phí nhất

Cần kiểm tra thường xuyên Không hiệu quả với tất cả cộng đồng

-OEMs hoặc hợp đồng tái chế với OEMs

Không cần vị trí thu gom

Chi phí gửi hàng cao Cầnđóng gói đặc biệt Người tiêu dùng kiểm tra vị trí tàu thuyển (vận chuyển bằng tàu thủy)

Điểm thu Người Nhà bán lẻ Chi phí thấp Tính Cam kết nhà bán lẻ Cần

mua tiêu

dùng

minh bạch (khả năng hiển thị) cao nếu được thúc đẩy bởi các nhà bán lẻ

không gian lưu trữ

Thu gom trên vỉa hè bao gồm việc thu gom rác thải điện tử theo định kỳ giống như thu gom rác sinh hoạt của thành phố hoặc theo yêu cầu Sự tồn tại của chương trình thu gom rác thải điện tử giống như thu gom rác vỉa hè có thể làm giảm đáng kể chi phí vận hành

Mô hình này rất thuận tiện cho người dân Tuy nhiên, giá để thực hiện có thể cao hơn so với các cách thu gom khác Ngoài ra, còn có các khả năng trộm cắp các thiết bị điện tử táichế hoặc việc bỏ các chất tái chế không phải là chất thải điện tử tái chế

Một sự kiện thu gom vào thời gian đặc biệt giảm sút là thường tập trung thu gom vào mộthoặc hai ngày cuối tuần để người dân tham gia tối đa Trong lựa chọn phương pháp thu gom này, số lượng thiết bị thu gom sẽ phụ thuộc vào vào mức độ tham gia của người dân

và diễn biến của giai đoạn thu gom vào thời gian đặc biệt Sự kiện đặc biệt drop – off được coi là ý tưởng của chương trình tái chế từ khi các chuyên gia ngành sửa chữa tham gia vào chương trình, bởi vì các chuyên gia này có thể phân loại các mặt hàng có giá trị nhất để bán lại, sử chữa và tái sử dụng

Lựa chọn thu gom lâu dài là chương trình thu gom quanh năm Vị trí thu gom chất thải rắn đô thị có thể sử dụng để thu gom chất thải điện tử mà tốn ít chi phí thu gom Hình thức thu gom này được coi là có chi phí thu gom thấp nhất ( IAER 20030 Tuy nhiên, loạichương trình này không phù hợp với mọi quy mô của công đồng Hình thức thu gom phảiphù hợp với số lượng thu gom thường xuyên và thiết bị vận chuyển số lượng thu gom nhất định

Trong mô hình thu gom, điểm thu mua, nhà bán lẻ sản phẩm điện tử có chức năng như đại lý thu gom, là nơi mà người tiêu dùng có thể đưa thiết bị điện tử cũ đến khi họ mua thiết bị điện tử mới Lựa chọn hình thức thu gom để thực hiện lâu dài hoặc sự kiện đặc

biệt drop – off phụ thuộc sự ưu tiên của nhà bán lẻ Sự tham gia tích cực của nhà bán lẻ làđiều cần thiết để hình thức thu gom này được thành công.

Một số nhà sản xuất thiết bị nguyên thủy (đầu tiên) (OEMs) đã thiết lập hệ thống thu gom

“ lấy trở lại” các sản phẩm đã sử dụng IBM, Dell, HP và các nhà sản xuất máy tính khác thu gom các máy tính không mong muốn và các sản phẩm bất kỳ của nhà sản xuất ban đầu ( Môi trường và Hội đồng công nghiệp nhựa 2003) Ví dụ, Liên hiệp Tái chế có dịch

vụ lấy trở lại từ Công ty Máy tính (United Recycling 2004) Một vài OEMs yêu cầu một khối lượng tối thiểu của sản phẩm điện tử đã dùng được thu gom và hạn chế vị trí thu gom (HP Hardware Recycling 2004)

Một dự án thí điểm của Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (USEPA 2000) cho thấy rằng sự kiện đặc biệt drop – off là phương pháp thu gom hiệu quả nhất ở nông thôn Sự kiện đặc biệt drop - off tại các nhà bán lẻ là phương pháp thành công nhất khi tính toán theo phần trăm người tham gia hoặc chi phí theo người tham gia (Hainault và Smith 2000) Mặc dù thu gom trên vỉa hè là thuận tiện nhất cho người tiêu dùng nhưng cần phải phân loại Trong các phương pháp thu gom, phương pháp thu gom thường xuyên (47%), sự kiện đặc biệt drop – off (45%), thu gom vỉa hè (8%) là chương trình thu gom được sử dụng rộng rãi nhất

Lựa chọn vị trí thu gom thích hợp được lựa chọn theo vị trí địa lý dễ dàng, thuận lợi cho người tiêu dùng và phân bố dân cư Đối với sự kiện đặc biệt, cửa hàng bán lẻ thiết bị điện

tử (Jung và Bartel 1998) hoặc bãi đậu xe công cộng lớn được sử dụng làm vị trí thu gom

Phương tiện vận chuyển cũng là khía cạnh trong tái chế điện tử Thu gom vỉa hè, phương tiện vận chuyển được cung cấp với chính quyền địa phương, bên tái chế hoặc một bên thứ

3 Trong thu gom thường xuyên, người dân chịu trách nhiệm đưa đến vị trí thu gom còn vận chuyển tới vị trí thu gom là trách nhiệm của bên tái chế Trong trường hợp của sự kiện đặc biệt drop – off, người tiêu dùng cần mang thiệt bị của họ tới vị trí thu gom Chính quyền địa phương hoặc bên tái chế có trách nhiệm đến nơi xử lý

5. Cơ sở thu hồi vật liệu ( MRF) chế biến: