Elektronikprodukter og miljøet

Transkript

1 Elektronikprodukter og miljøet Af Jesper Thestrup, formand for Elektronikpanelet, og ønskerne om en styrkelse af den naturvidenskabelige indsats. Elektriske og elektroniske produkter er en af de hurtigst voksende produktgrupper i vort samfund i dag, og de seneste års vækst i elektronisk udstyr i hjemmene fortsætter med uformindsket styrke. Mobiltelefoner findes nu i 84 pct. af alle danske hjem. Vaskemaskinen, som tidligere var et af familiernes mest udbredte forbrugsgoder, er nu overhalet af cd-afspilleren og videobåndoptageren. Og væksten vil bestemt ikke aftage i de kommende år. Begreber som IT i alting forudsætter, at alle produkter har en eller anden form for intelligens, som igen er baseret på elektriske og elektroniske komponenter i produkterne. Elektronikprodukter udgør nu den hurtigst voksende affaldsmængde i Europa. Hver indbygger anslås at bortskaffe 12 kg brugt elektrisk og elektronisk udstyr hvert år. Der ligger f.eks. i danske hjem mindst 10 million gamle mobiltelefoner, som en dag skal bortskaffes. Desværre er der en meget betydelig miljøbelastning ved de mange nye elektronikprodukter, men mange forbrugere ved det ikke. Undersøgelser foretaget af Gallup for Elektronikpanelet [1] viser, at halvdelen af forbrugerne ikke ved, om der er miljøproblemer forbundet med pc er eller radio/tv-udstyr. Omkring hver fjerde svarer, at de slet ikke mener, at der er miljøproblemer forbundet med produktion, brug eller bortskaffelse af elektronik. Specielt de unge er store forbrugere af elektronikprodukter. De har mange elektroniske hjælpemidler, og de udskifter dem hurtigt. Det er derfor vigtigt, at de får den nødvendige viden om elektronikkens miljøbelastning. Denne viden bør indgå som et naturligt supplement til den gymnasiale fysik- og kemiundervisning. Emnet giver gode muligheder for fordybelse og illustrationer af miljøkemiske processer og kombinerer teknologiske og naturvidenskabelige problemstillinger. Det bliver endvidere relevant i forbindelse med det kommende naturvidenskabelige grundforløb Miljøeffekter Elektronikprodukter besidder alle kendte miljøeffekter i varierende omfang afhængig af produkttype og anvendelse: Ressourceforbrug, drivhuseffekt, forsuring, økotoksicitet og humantoksicitet. Den overvejende miljøbelastning udgøres af drivhuseffekt fra energiproduktion til produkternes effektforbrug i brugsfasen, men ressourceforbrug og øko- og humantoksicitet er stigende problemer på grund af den voksende mængde produkter. Problemet med bortskaffelsen er, at det medfører en dobbelt miljøbelastning. Dels skal vi anvende nye ressourcer til produktion af erstatningsproduktet (produktionen af én Pc kræver et samlet ressourceforbrug på 1,5 tons [2]) og dels har vi toksicitetseffekter ved udledning af tungmetaller og andre uønskede stoffer til jord, vand og luft. I denne artikel vil vi fokusere på de miljøkemiske problemer, der er forbundet ved bortskaffelse af elektronikprodukter. Bortskaffelse kan principielt ske på tre forskellige måder: Indsamling og genvinding, deponering på losseplads eller forbrænding (sammen med dagrenovationen). Ved genvinding kan store dele af elektronikprodukternes materialer genvindes. Det drejer sig om metaller som kobber, guld og sølv, men også glas og visse plasttyper. Egentlig genbrug, dvs. fornyet brug af det samme produkt i dets oprindelige udformning, er ikke en relevant mulighed for elektronikprodukter på grund af den ekstremt hurtige teknologiske forældelse. Alternativerne til indsamling og genvinding er ikke ønskelige ud fra en miljømæssig betragtning. Deponering er i praksis ikke mulig i Danmark på grund af frygten for bl.a. udvaskning og nedsivning til grundvandet af tungmetaller. Deponeringspladser kræver meget omfattende sikring og tilsyn. De store omkostninger forbundet hermed og mangel på passende steder medfører, at kun de mere miljøbelastende dele af elektronikprodukterne ender i deponier. Forbrænding er 6 LMFK-bladet

2 Teknologi-affald. Fra udstillingen Din teknologiske hverdag, Steno Museet, december (Foto: Rikke Schmidt Kjærgaard) en mulighed, som desværre i høj grad anvendes i praksis. Alt for mange små elektriske og elektroniske produkter ender i skraldespanden, forhåbentlig på grund af uvidenhed. Når man sammenligner antallet af produkter, der modtages til genvinding, med hvad der bringes på markedet inden for forskellige produktkategorier (f.eks. mobiltelefoner og TV), er det en markant mindre andel af de små produkter, der indsamles og genvindes sammenlignet med de store produkter. Miljøeffekterne af forbrændingen er dels tabet af råstoffer og dels de store miljøeffekter fra emission til jord, vand og luft i forbindelse med forbrændingsprocessen. I det følgende vil vi se lidt nærmere på de miljøkemiske effekter af den korrekte bortskaffelse (indsamling og genvinding) og den forkerte bortskaffelse (forbrænding). Indsamling og genvinding Danmark har siden 1998 haft en bekendtgørelse, der pålægger kommunerne at indsamle elektronikaffald i særlige containere på genbrugspladser og i storskraldsordninger. Reglerne betyder, at alt elektronikaffald kan indsamles med henblik på miljørigtig oparbejdning og mest mulig genanvendelse. Det indsamlede elektriske og elektroniske affald bliver sendt til behandlingsanlæg, hvor det bliver skilt ad. Størstedelen af affaldet består af glas, ren plast og metaller, som kan omsmeltes og genanvendes til nye produkter. Genvindingsgraden for disse materialer er typisk %. En mindre del som f.eks. højttalerkabinetter af træ, sendes til forbrænding, hvor det udnyttes til produktion af strøm og varme. Tilbage er alt det farlige affald, f.eks. billedrør med bl.a. bly, printplader med PCB og plast med bromerede flammehæmmere. Billedrør består af to glastyper: Konusglas og skærmglas. Hovedbestanddelene i glasset er SiO 2 (60%). Konusglasset indeholder desuden 2% BaO og 2% PbO samt en mængde andre stoffer i mindre mængder. Ved genvinding fjernes de lysfølsomme stoffer og deponeres. Desuden findes der processer til at fjerne bly fra glasset. Det resterende glas kan i princippet indgå i en lukket materialestrøm (altså genanvendes til produktion af nye billedrør), hvis det er helt ens billedrør, der genvindes. Forskellige producenters billedrør har nemlig ikke samme sammensætning. Da dette i praksis er umuligt, adskilles i dag glas og pigmenter, hvorefter glasset kan genanvendes i lavere kvalitetsgrader. Det er meget vigtigt at genvinde billedrør, da glasset langsomt går i LMFK-bladet 7

3 opløsning ved deponering, og der udvaskes barium, bly, strontium og formentlig også cadmium. Sidstnævnte vil dog adsorberes til overfladen på jernhydroxidmineraler, hvilket forsinker udvaskningen. Printplader bestykket med komponenter indeholder over halvdelen af elementerne i det periodiske system! Typisk udgør plast og keramik 65% af bestykkede printkort, mens metaller udgør 35%. De største mængder af metaller er: Kobber (10%), jern (9%), aluminium (6%), bly (2%), tin (2%). Brom og bromforbindelser i flammehæmmere udgør 5%. Genvinding af printplader sker i dag i raffineringskobberværker. Printpladerne gennemgår først en mekanisk destruktion (shredding) og evt. magnetseparation, hvorefter råmaterialerne kan genvindes i varierende grad. Der anvendes forskellige pyromettallurgiske processer omfattende: Smeltning, elektrolyse, forskellige fældningsprocesser, ionbytning, ekstraktion, ristning mm. En nærmere gennemgang af de forskellige processer findes i Arbejdsrapport nr. 53 fra Miljøstyrelsen [3]. Udledning Mængde Slagge 95% Spildevand 0,2% Røggasrenseprodukt 5% Ren røggas 0,04% Udledning af kobber fra forbrændingsanlæg. (Kilde: Elektronikpanelet 2004) Ca. 90% af metalaffaldet fra komponenter, kabler m.m. kan teoretisk genindvindes, mens resten indeholder farlige stoffer og må deponeres. I praksis er der stort set kun økonomisk baggrund for at genvinde kobber og ædelmetaller, men det er bestemt heller ikke uvæsentligt, da vores kendte ressourcer af kobber kun dækker frem til 2027 med det nuværende forbrug. Ved deponering er det specielt bromforbindelserne, der skaber problemer. Især penta-bromdiphenylether (PBDPE), som findes som flammehæmmere i visse printtyper, er problematisk, da PBDPE ikke indgår i polymerkæden og derfor relativt let kan diffundere ud i deponiet, selvom plasten ikke nedbrydes. PBDPE er både human- og økotoksisk. Metallerne vil i en vis udstrækning adsorberes til faste overflader i den første fase. Jernhydroxydmineraler er et eksempel på faste overflader, som effektivt adsorberer. Cadmium er lettere opløseligt end de andre metaller, mens bly er mindre mobilt, men tilstedeværelsen af organiske og uorganiske komplekser vil dog medføre større mobilitet. Udvaskning af tungmetaller og andre humanog økotoksiske stoffer og den voksende mangel på deponeringspladser (og omkostningerne hertil) har medført, at EU fra 1. juli 2006 har forbudt al anvendelse af bly, cadmium, kviksølv, hexavalent krom samt polybromerede diphenyler (PBB) og polybromerede diphenylethere (PBDE), herunder PBDPE, i alle elektroniske og elektriske produkter der sælges efter denne dato. Forbrænding Danmark brænder mere affald end noget andet land i Europa. Ikke mindre end 583 kg/indbygger/år bortskaffes i vore kombinerede forbrændings- og fjernvarmeanlæg, mens gennemsnittet af alle andre lande i Europa ligger på 145 kg/indbygger/år. Den høje forbrændingsrate kombineret med den lave indsamling af små elektriske og elektroniske produkter skaber desværre et betydeligt miljøproblem. Ved bortskaffelse af printkort i forbrændingsanlæggene vil plast og papir fra både komponenter og fra selve printkortet forbrænde. De organiske forbindelser nedbrydes til CO 2, vand mm., men da forbrændingen ikke 100% effektiv, dannes også dioxiner og furaner. En del af disse vil 8 LMFK-bladet

4 56% plastik 25% metal og metallegering 16% keramik 3% ikke-metalliske komponenter Kilde: NOKIA Tin Bly Tantalum Kobolt Aluminium Tungsten Guld Palladium Antimon Mangan Litium Cr 2 O 3 LC RuO2 Beryllium Fosfor Molybdæn ITO Zink Sølv Nikkel Jern 3% Keramik 16% kamrene og føres med røggassen, som indeholder omkring 5% af det tilførte kobber. Det meste af kobberdampene kondenserer og opsamles i røggasfiltrene, mens kun en meget lille del på 0,04% emitteres til luften, hvor det indgår i ionforbindelser, der både er human- og økotoksiske. Ved rensning af røggassen emitteres en lille del på 0,2% til spildevandet. Polyklorerede dioxiner (PCDD) og dibenzofuraner (PCDF) er svært nedbrydelige, stærkt humantoksiske stoffer, der ophobes i fedtvævet. Både PCDD og PCDF dannes under ufuldstændig forbrænding ved for lav temperatur af forskellige plastformer, som altid findes i forbrændingsanlæggene i store mængder. Kobberet i røggassen virker katalytisk på dannelsen af disse dioxiner. De større koncentrationer af kobber går gennem forbrændingsanlægget og ender i slaggen. Mængden svarer til 95% af den tilførte kobbermængde. Derved går skønsmæssigt tons kobber tabt årligt, men da mængden udgør mindre end 0,5% af den samlede slaggemængde, er det ikke rentabelt at forsøge at udvinde det tabte kobber. Koncentrationen er dog så høj, at de danske forbrændingsanlæg har vanskeligheder med at overholde udvaskningskravene for gen- LMFK-bladet 9 Flammehæmmere Kobber 15% A ndet Andet 4% Epoxy 9% PPS ABS-PC 29% Silikone plastic 10% blive fjernet fra røgen ved røggasrensning, men en del slipper ud i atmosfæren og bidrager til den i forvejen for høje dioxinkoncentration. Ved forbrænding af flammehæmmede plastdele vil de bromerede forbindelser blive til HBr, CO 2, vand mm. HBr medvirker til dannelsen af bromerede dioxiner og furaner i de koldere dele af forbrændingsanlægget. Dioxiner og furaner er som bekendt kraftigt human- og økotoksiske, mens HBr bidrager til forsuring og CO 2 til drivhuseffekten. Metallerne i printkortene optræder typisk i meget tynde lag, så en stor del af metallerne vil enten fordampe ved forbrændingen eller bliver transporteret med af flyveasken. Emissionen til luft ligger på eller under for metaller som jern, kobber, krom, zink, cadmium og nikkel. Emission af kviksølv er derimod meget høj, omkring 44%. De forskellige metaller spreder sig på forskellig måde i forbrændingsanlægget og skaber dermed forskellige typer af miljøproblemer. Her skal kort beskrives en input-output analyse af kobber i forbrændingsprocessen [4]. Kobber findes både i tynde lag og i større koncentrationer i form af motorer, spoler og transformatorer. De tynde lag fordamper i forbrændings-

5 Forbrændingsanlæg. (Foto: Gert W. Bergstein) anvendelig slagge. Det betyder igen, at slaggen kun kan anvendes ved meget store anlægsarbejder og i værste fald må deponeres, hvilket er en helt uoverskuelig opgave med en årlig produktion på ½ mio. tons slagge. En nedbringelse af kobberindholdet i slaggen vil medvirke til, at en større del af slaggemængderne vil kunne anvendes til flere formål som f.eks. støjvolde og mindre anlæg omkring beboelser. Konklusion Miljøbelastningen fra den stærkt voksende mængde af elektriske og elektroniske produkter er et stort set upåagtet problem i den brede offentlighed på grund af emnets tekniske kompleksitet og manglen på direkte synlighed af problemet. Bortskaffelse af de brugte produkter med dagrenovationen skaber væsentlige miljøproblemer i forbrændingsanlæggene, som medfører øget udslip af CO 2 og tungmetaller samt forøget koncentration af de farlige dioxiner og furaner i atmosfæren. Samtidig udfældes der kobber og tungmetaller i slaggen, som vanskeliggør genanvendelse. Den eneste måde at behandle problemet på er en stærkt øget indsamling og genvinding af materialer i produkterne. Til dette formål har EU netop vedtaget et nyt direktiv, der gør medlemsstaterne og producenterne ansvarlige for, at der etableres passende indsamlingsordninger i alle lande i Europa og at der sker en systematisk og dækkende indsamling af elektriske og elektroniske produkter. Målet er, at der mindst indsamles 4 kg pr. indbygger årligt. Reglerne opfordrer også producenterne til at designe mere miljøvenlige produkter og opstiller krav om, at minimum 75% af produktet skal kunne genvindes. Der ligger således en væsentlig opgave i at skabe holdningsændringer hos forbrugerne, ikke mindst hos de unge, som er storforbrugere af elektriske og elektroniske produkter. Vi må simpelthen lære, at elektronikprodukter ikke hører hjemme sammen med kartoffelskrællerne. Ligesom vi er gode til at indsamle flasker, aviser og batterier, skal vi nu til at vænne os til, at al elektrisk og elektronisk udstyr skal indsamles og genvindes. Holdningsændringerne kan skabes ved opbygning af viden om miljøbelastningen bl.a. ved inddragelse af emnet i den gymnasiale naturfagsundervisning. Referencer og links [1] Miljøstyrelsens miljøprojekt nr. 688/2002: Forbrugernes muligheder og interesse for køb af grøn elektronik. [2] Rüdiger Kühr & Eric Williams: Computers and the Environment, United Nations University, Tokyo, Japan and Hamburg, Germany, Kluwer Academic Publishers, [3] Arbejdsrapport fra miljøstyrelsen nr. 53, 1995: Elektriske og elektroniske produkter. [4] Elektronikskrot i affaldsstrømmen, Henrik Wejdling, DAKOFA, [5] Elektronikpanelets hjemmeside med links til emnet: På adressen findes omtale af og links til firmaer, organisationer og viden om elektronikaffald. 10 LMFK-bladet