اگر بخواهیم در مورد شروع بازیافت زباله های الکترونیکی توضیحاتی داشته باشیم، باید اشاره ای به سال 1960 میلادی کنیم زیرا از آن سال به بعد با افزایش مطالعه در مورد علم مواد و پیشرفت هایی که بشر در حیطه ی تکنولوژی داشت و همچنین تغییرات ایجاد شده در نحوه ساخت و تولید مواد، کارشناسان به بازیافت زباله ها و ترکیباتی که در زباله های شهرها وجود دارد، پی برده و تصمیم به جمع آوری وسایل و قطعات قابل بازیافت از این دورریزها شدند. وقتی هر روز زباله هایی که در آن ها از وسایل و قطعات الکترونیکی استفاده شده است، افزایش یافت، بازیافت زباله های الکترونیکی به یکی از مشکلات و چالش های بزرگ در این زمینه تبدیل گردید. هر فردی می داند که در زندگی امروزه همه به دنبال وسایل و دستگاه هایی با تکنولوژی پیشرفته هستند، در مقابل این تقاضا، باعث افزایش تولید زباله های الکترونیکی می شود و زباله های الکترونیکی تبدیل به کالایی برای وارد یا صادر کردن در کشورهای مختلف شده است. در اینجا ما توضیحاتی در مورد مشکلات و چالش های زیاد شدن ضایعات الکترونیکی خواهیم داشت و می توان گفت که با افزایش تقاضای مواد خام اولیه و فرآیندهای بدون رعایت قوانین و مقررات در بازیافت زباله های الکترونیکی در هر دو کشورهای توسعه نیافته و در حال توسعه، روز به روز به نگرانی ها در این مورد می افزاید. در سوی دیگر بازار، بازیافت زباله های الکترونیکی، داغ تر می شود. پس باید به دنبال روش هایی برای توسعه ی زیر ساخت های مدیریتی و افزایش راه حل های بهتر برای بازیافت ضایعات الکترونیکی باشیم.
اگر بخواهیم مروری بر جمعیت دنیا داشته باشیم باید اعلام نمود، در نیم قرن گذشته، جمعیت کل جهان دو برابر شده و به دنبال آن میل به شهر نشینی و افزایش رفاه و استفاده از تکنولوژی های پیشرفته، افزایش یافته است. وقتی بیش از نصف جهان در شهر ها ساکن هستند، و این تقاضاها جزء توقعات آنها می باشد، پس به تبع مصرف آب و نفت خام هم در همین مدت زمان، دو برابر می شود.
افزایش ضایعات الکترونیکی در هر کشوری فرق دارد، و در هر کشور با روندی خاص پیش می رود. اگر در جدول زیر مشاهده نمایید، و میزان سرانه ی تولید زباله های شهری (MSW) در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه را با بقیه ی کشورها مقایسه کنید، سرانه ی آنها سه برابر متوسط میزان تولید سرانه زباله در سراسر جهان می باشد. همانطور که می بینید در آمریکا در سال 2000، سرانه تولید زباله های شهری حدود 760 کیلوگرم برای هر نفر در یک سال می باشد، در صورتی که این سرانه برای هر فرد در جهان 234 کیلوگرم در سال است. در تحقیقات بعدی که در سال 2014 انجام شد، میزان سرانه ی کشور آمریکا در تولید زباله های الکترونیکی حدود 22.1 کیلوگرم برای هر نفر در سال بوده در حالی که این عدد در جهان 5.4 کیلوگرم برای هر نفر در سال است.
متاسفانه نسبت معناداری از تولید جهانی زباله های الکترونیکی برای بازیافت مواد در دسترس وجود ندارد. اگر جدول 2 را مشاهده کنید، در برآورد انجام شده در سال 2014، تنها حدود 6.5 میلیون تن از زباله های الکترونیکی در کشور های در حال توسعه از 41.8 میلیون تن زباله الکترونیکی در جهان مستند و در همان سال با بالاترین استانداردها به بازیافت رسیده است. مطمئناً این عدد در سراسر جهان تا سال 2018 به 50 میلیون تن خواهد رسید.
وقتی کشورها در زمینه های استفاده از تکنولوژی و ساخت و تولید و ورود به سرعت کالاها در بازارهای جهانی پیشرفت کردند، به تبع با ورود هر دستگاه پیشرفته ای، دستگاه های قبلی از رده خارج شده و به دورریزها اضافه شدند و همین باعث افزایش روزانه ی زباله های الکترونیکی گردید. در این موارد بیشترین سهم را کامپیوتر ها و موبایل ها داشتند، و زباله های الکترونیکی زیادی از این دو مورد در هر سال تولید می شود. برای مشاهده ی زمان میانگین استفاده از برخی محصولات الکترونیکی توسط کاربران به جدول شماره 3 مراجعه کنید.
چگونگی بازیافت زباله های الکترونیکی و مشکلات مربوط به آن
وقتی پیشرفت ها در زمینه طراحی که توانایی و پایداری محصولات با تکنولوژی بالا را زیاد می کند، (مثل تخت مدارهای چاپی) مشکلات بازیافت را در زمینه جداسازی عناصر و اجزا و بازیافت مواد به وجود خواهد آورد. شاید بسیاری از افراد این موضوع را ندانند که مواد موجود در زباله های الکترونیکی، منابع ثانویه ارزشمندی می باشند. مدیریت پایدار زباله های الکترونیکی بیشتر از آنکه به بهبود سرعت بازیافت مواد انتخاب شده احتیاج داشته باشد، نیاز به روشی اصولی و درست دارد.
بیشترین مشکلاتی که در زمینه ی مدیریت زباله های الکترونیکی وجود دارد شامل: حجم تولیدی بالا، تنوع بالای محصولات، عدم وجود مکانیزم موثر جمع آوری و همچنین نبودن شبکه های موثر، وجود مواد سمی، سخت بودن جدا کردن زباله ها (زیرا امکان گره خوردن، پیچیدن و چسبیدن و حتی جوش خوردن اجزا و ترکیبات زباله ها وجود دارد ) و در آخر نبود یا کم بودن مشوق های مالی و عدم وجود مقررات و قوانین لازم برای این کار، می باشد.
اجزای مهم، زباله های الکترونیکی دارای ارزش اقتصادی
فلزات :در ابتدای کار باید گفت نمی توان همه ی فلزات را از باله های الکترونیکی جدا کرد و بازیافت نمود و فقط بخشی از ضایعات فلزی شامل آلیاژهای آهن دار و بدون آهن را می توان بازیافت کرد. کارشناسان بازیافت، بسته به مقادیر موجود و ارزش فلزات، بازیافت و احیای آهن و آلومینیوم از نظر اقتصادی را انجام می دهند. همچنین این زباله ها دارای مقدار قابل توجه ای از مس، نقره، طلا و پالادیوم می باشند که بازیافت آن بسیار مقرون به صرفه است. معمولاً برای بازیافت فلزات از روش های حرارت دادن استفاده می کنند، به دلیل ذوب کردن فلزات، انرژی زیادی مصرف کرده و محیط کاری سختی را می طلبد. اگر هم برای بازیافت و استخراج شان از مایعات استفاده نمایند، مصرف مواد شیمایی در آن افزایش می یابد زیرا به حلال هایی برای حل یا صاف کردن مواد نیاز است که با پروسه های بازیابی این حلال ها از محلول ها همراه می باشد. معمولاً مواد شیمیایی که برای صاف کردن این مواد استفاده می کنند: اسید نیتریک و اسید هیدروکلریک، سیانید، هالید، تیوریا، تیوسولفات هستند. پس با وجود این پروسه های سخت برای جدا کردن و بازیافت، این کار، مدیریت بیشتری را لازم دارد.
توضیحاتی درباره محل دفن موبایل ها را مطالعه کنید.
تکنولوژی های به روز و جدید فرآیندهای هیبریدی و بیو هیدرو متالوژی (فرآیندهای بیولوژیکی-شیمیایی یا بیولوژیکی- شیمیایی-فیزیکی) بازیافت موثر فلزات انتخاب شده از زباله های الکترونیکی را نشان می دهد. واکنشگرهای استخراج شده ملایم (مثل محیط کلریدی، آمونیا-آمونیوم و محیط های مایع های بدون سیانید) نتایج خوبی را از لحاظ نرخ بازیافت ۹۸ درصد در مس و ۷۰ درصد در طلا را به ما می دهد
اگر بخواهید از تکنولوژی های مرتبط به نرخ بازیافت بالا استفاده کنید، باید از مراحل استخراج الکتروشیمیایی، فوق بحرانی، واستخراج در خلاء استفاده نمایید. این مراحل برای پروسه های بازیافت زباله های الکترونیکی ممکن بوده و هستند. بازیافت ۸۴ درصدی مس و 89 درصدی سرب به وسیله اکسیداسیون فوق بحرانی آب به همراه جداسازی الکتروکینتیکی امکان پذیر خواهد بود. از تکنولوژی های جدید دیگر پروژه های اکسیداسیون نمک ذوب شده، مکانیکی شیمیایی و فراصوتی را می توان نام برد.
پلاستیک ها :
پلاستیک ها موادی هستند، که نسبت به بیشتر مواد ارزان بوده و وزن کمی دارند و پایداری بالا و مناسب جهت مدل سازی هستند، این موارد باعث شده است از پلاستیک ها استفاده بیشتری در ضایعات کامپیوتری شود. درست است که از لحاظ بازیافت، جداسازی پلاستیک ها راحت تر است ولی متاسفانه به دلیل وجود مواد افزودنی سمی، محصولات برومی مقاوم در برابر شعله (BFR) و پلی ونیل کلرید (PVC) در ضایعات الکترونیکی، باعث گردیده آنها مناسب برای استفاده ی مجدد در محصولات الکترونیکی جدید نباشند. در همین سال های اخیر، به کار بردن BFR و PVC بدلیل مایل نبودن کارخانه ها در استفاده از آنها، کمی کاهش یافته است. در تحقیقاتی که در کشور سوئیس انجام شده است، بیان شده است که ۸۰ درصد از زباله های الکترونیکی شامل پلاستیک هایی است که شامل: آکرولونیتریل بوتادین استرین (ABS) ، آکرولونیتریل بوتادین استرین / پلی کربنات (ABS/PC) ، پلی استرین با فشار زیاد (HIPS) ، پلی فنیلین (PP) و پلی اورتان (PUR). بیشترین پلاستیک های مورد استفاده در کامپیوترها ،مانیتورهای کامپیوترهای خانگی و دستگاه های اداری ، ABS ، ترکیب ABS / PC و HIPS می باشد.. با وجود اینکه حضور ABS / PC و HIPS در مطالعات گذشته گزارش شده است و یا مقداری از زباله های الکترونیکی که در دستگاه های تلویزیون و مانیتور های قدیمی نیز دیده می شد، ترکیب ABS / PC و HIPS در مانیتورهای LCD و CRT جدید موجود نیست. پلاستیک های مورد استفاده در دستگاه های خانگی شامل اتد دی کربو مودیفینیل می باشند، اتراکتابرو مودیفینیل و یا کادمیم در سطوح بالاتر از سطح حدود بخشنامه تجهیزات الکترونیکی و الکتریکی زباله های اتحادیه اروپا و بخشنامه مواد خطرناک هستند. به دلیل مشکلات بیان شده، مواد بازیافت شده اغلب به محصولات درجه 2 و یا پایین تر تبدیل می شوند .از مواردی که این مواد استفاده می شوند، می توان در ساخت عرشه کشتی یا سنگدانه ها در هموار سازی و آسفالت مجدد جاده ها را مثال زد.
شیشه :
یکی از موادی که بصورت صد در صد و با کیفیت بالا و درجه خلوص بازیافت می شود، شیشه است.اگر هم در هنگام بازیافت خلوص بالایی نداشته باشد، به دلیل استفاده از ناخالصی در هنگام به کار بردن در هنگام ساخت محصولات است و این باعث می شود ما نتوانیم شیشه ای با کیفیت بالا به دست بیاوریم. برای مثال، فلزات و روکش هایی که جدا کردن آنها از شیشه مشکل است منجر به پایین آمدن خلوص شیشه ی بدست آمده در بازیافت می کند.
در سال های گذشته، تقریبا قبل از سال ۲۰۰۹، شیشه بازیافت شده از صفحه نمایش های لامپ اشعه کاتودیک (CRT) در ساخت و تولید CRT های جدید (شیشه به شیشه) و گدازنده سرب به عنوان ماده گداز آور در پروسه های ذوب استفاده های زیادی داشت. اما پس از سال ۲۰۱۳ ، صفحه نمایش های کریستال مایع (LCD ها و صفحه نمایش های پلاسما (PDP) جای صفحه نمایش های CRT را گرفت. CRT ها هنوز هم بخش زیادی (حدود 60 درصد) از ضایعات الکترونیکی در برنامه های بازیافت را در بر دارند. به علت کاهش تقاضای بازار برای شیشه های CRT بازیافت شده، دفع و به عمل آوردن شیشه های سربی به یکی از مشکلات موجود در مدیریت زباله های الکترونیکی تبدیل شده است.
عنصرهای کمیاب بر روی زمین و فلزات فرعی
REEها حاوی ۱۴ لانتانید طبیعی (Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb , Lu Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu) همچنین اسکادیوم (SC) و یوتریوم (Y) می باشند. از REE ها و MM ها به علت خواص الکترونیکی (Ta, Ga, Co , In ) ، مقاومت (Mo, Zr ) ، خواص آلیاژی (Cr, V) و خواص عملکردی (Ti , Re) در ساخت محصولات با تکنولوژی پیشرفته کاربرد دارند. خاصیت های منحصر به فرد الکترونیکی، مغناطیسی، نوری و مقاومت و خصوصیات دیگرش، باعث استفاده از آنها در پزشکی، برق، فتونیک شده است؛ برای مثال در محصولات مصرفی عصر مدرن و جدید (مثل تلفن ها، کامپیوترها، اتومبیل های برقی، پنل های خورشیدی و تلویزیون های LED). به همین صورت که REEها و MMها به عنوان عنصرهای با ارزش در زندگی شناخته شده اند، اما در نهایت مشخصه های ماندگاری و دوام آنها در محیط و محیط زیست تا حدود زیادی نامشخص می باشد. همچنین به علت هزینه های بالا، فرصت های خوبی برای بازیافت محصولاتی که شامل REE و MM ها هستند، بوجود خواهد آمد (مثل اجزای الکترونیکی و پنل های خورشیدی). پنج REE برتر با اهمیت بسیار بالا در صنایع تکنولوژی های پیشرفته به ویژه در تولید انرژی های پاک می توان، نئودیمیوم ، دیسپورسیوم، تربیوم ، یوتریوم ، و یوروپیوم را نام برد. مگنت های نئودیمیوم مورد استفاده در اجزای الکترونیکی دارای دیسک سخت (هارد دیسک) ۲۰ درصد کل تقاضای REE را مختص خود کرده اند. اما تکنولوژی های جدید مثل دیسک های نیمه هادی تقاضای REE مورد استفاده در هارد درایو ها را کم می کند.