tehnologii ecologice de recuperare a materialelor plastice ... · pdf filetehnologii ecologice...
TRANSCRIPT
Simpozionul Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu 1
0 3 . 0 9 - 0 7 . 0 9 . 2 0 0 7 ; A c q u i s t e m ; A g i g e a S t a ţ i a I C P E .
Tehnologii ecologice de recuperare a materialelor plastice din echipamente informatice şi de telecomunicaţii cu perspective de aplicare în România
ALEXANDRU IUGA, VALER MICLE, VASILE NEAMŢU, ROMAN MORAR, ADRIAN SAMUILĂ, RADU BELECA, LAUR CĂLIN, SIMONA NICOARĂ, ZENO SPÂRCHEZ,
LUCIAN DĂSCĂLESCU∗
The development of a Pilot Centre for recovery of materials from IT and telecommunications equipment involves the association of experts from Romanian Research Area. The paper analyses three performance technologies for recovery of metals, plastics and glass. The Swiss technology consists of manual dismantling, mechanical disintegration, separations and specialized processing. The Electronic Equipment Demanufacturing Recycling and Reuse System DEER2 is a modular solution experimented at pilot scale in USA, with eight modules: Receiving / Storage / Shipping, Handling, Dissasembly, Component Recovery, Testing, Glass Recovery, Metal Recovery, and Plastics Recovery. Higashihama Recycle Centre / Japan uses: hammer mill and separation equipment such as magnetic, eddy current, electrostatic separators. Based on reference models, the performance parameters for developing a Pilot Centre in Romania were established. In the authors vision, this Pilot Centre is a different type of factory that produces recycled materials at the same standards for equipments, facilities and environment as any modern factory.
Keywords: Recovery, plastic materials, waste, IT and telecommunications equipment, Pilot Centre.
1. Introducere
Ciclul de viaţă, redus la doi-trei ani, al echipamentelor informatice şi de telecomunicaţii (Info&Tc) este consecinţa directă a microminiaturizării, iar creşterea cantităţii de deşeuri derivă din producţia mare de echipamente [1:4].
Fabricanţii vor aplica principiile de Proiectare pentru reciclare (Design for
recycling) şi Proiectare pentru mediu (Design for Environment) în viitoarele echipamente Info&Tc. Progresele din proiectare vor conduce la: 1. eliminarea substanţelor periculoase; 2. utilizarea materialelor recuperate dacă acestea corespund tehnologiei de fabricaţie şi asigură calitatea; 3. creşterea gradului de reutilizare 4. demontarea rapidă ca urmare a tehnicilor speciale de asamblare; 5. reducerea tipurilor de materiale şi a numărului de repere; 6. identificarea prin coduri a materialelor plastice; 7. evitarea aditivilor în masele plastice. Proiectarea ecologică a echipamentelor Info&Tc se distinge prin conceptele Zero deşeuri la
haldă şi Zero emisii poluante în fabricare / reciclare [5]. Lucrarea analizează trei tehnologii performante din Uniunea Europeană, SUA şi
Japonia, ca modele de referinţă în recuperarea ecologică a materialelor plastice şi stabileşte parametrii de performanţă pentru un Centru-pilot de recuperare a materialelor din deşeuri de echipamente informatice şi de telecomunicaţii.
∗ Alexandru Iuga, Valer Micle, Vasile Neamţu, Roman Morar, Adrian Samuilă, Radu Beleca - Universitatea Tehnică din
Cluj-Napoca, Str. C. Daicoviciu 15, 400020, România, e-mail: [email protected]; Laur Călin, Simona Nicoară, Zeno Spârchez, Lucian Dăscălescu - Laboratoire d'Etudes Aérodynamiques – Equipe Electrostatique et écoulements diphasiques, Institut Universitaire de Technologie, 4 Av. de Varsovie, 16021, Angoulême, France, e-mail: [email protected]
2 Simpozionul Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu
0 3 . 0 9 - 0 7 . 0 9 . 2 0 0 7 ; A c q u i s t e m ; A g i g e a S t a ţ i a I C P E .
2. Analiza tehnologiilor ecologice de recuperare a materialelor din echipamente Info&Tc
a. Tehnologie de recuperare a Asociaţiei Eleveţiene de Tehnologie în Informatică şi Comunicaţii
Fig.1. Tehnologia de recuperare a Asociaţiei Elveţiene de Tehnologie în Informatică,
Comunicaţii şi Organizare SWICO.
Simpozionul Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu 3
0 3 . 0 9 - 0 7 . 0 9 . 2 0 0 7 ; A c q u i s t e m ; A g i g e a S t a ţ i a I C P E .
Fluxul tehnologic pentru echipamente Info&Tc, conform Fig 1, cuprinde trei faze
tehnologice [6]:
1. dezasamblare manuală, cu identificarea şi îndepărtarea componentelor
periculoase [7];
2. dezintegrare mecanică şi operaţii de separare magnetică, pneumatică,
electrostatică pentru a obţine preconcentrate de aluminiu, cupru, fier, plastic;
3. procesare specializată, care include operaţii mecanice, termice, chimice.
Unele procese specializate se realizează în afara Elveţiei.
b. Tehnologie ecologică de recuperare într-un Centru-pilot din SUA
Proiectul Defabricarea echipamentului electronic în scopul reutilizării şi reciclării
DEER2 (Demanufacturing Electronic Equipment for Reuse and Recycling),
conceput de Concurrent Technologies Corporation, s-a testat în Largo, Florida,
SUA (Fig. 2). Prin DEFABRICARE (Demanufacturing) sau FABRICARE INVERSĂ,
se înţelege procesul de colectare, demontare, recuperare, vânzare şi reutilizare a
componentelor valoroase şi a materialelor (metale, plastic, sticlă) din
echipamentele Info&Tc aflate la sfârşitul ciclului de viaţă.
Fig. 2. Modulele procesului tehnologic de recuperare a materialelor DEER2 în Demanufacturing Technology Center.
Obiectivele proiectului DEER2 sunt: 1) dezvoltarea unui sistem tehnologic
avansat de dezasamblare a echipamentelor, sortarea componentelor reutilizabile
de cele reciclabile; 2) recuperarea şi vânzarea materialelor preţioase din plăcile
4 Simpozionul Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu
0 3 . 0 9 - 0 7 . 0 9 . 2 0 0 7 ; A c q u i s t e m ; A g i g e a S t a ţ i a I C P E .
electronice; 3) testarea şi vânzarea componentelor reutilizabile; 4) recuperarea prin
dezintegrare şi separare a cel puţin 95% dintre componentele rămase.
Fiecare dintre cele opt module tehnologice DEER2 are o funcţie bine
determinată:
1. recepţie/depozitare/expediere (Receiving/Storage/Shipping) – funcţie
care monitorizează şi ţine evidenţa intrărilor în Centrul-pilot, a depozitării şi
a ieşirilor sub formă de componente reutilizabile şi materiale recuperate.
Urmărirea circulaţiei componentelor şi evidenţa materialelor reprezintă un
aspect important al modernizării procesului de recuperare pentru a reduce
costurile, a evita risipa şi a minimiza poluarea;
2. manipulare şi transfer interoperaţional (Handling) – asigură şi
controlează deplasarea echipamentelor, componentelor şi materialelor în
interiorul Centrului-pilot;
3. dezasamblare – realizează demontarea echipamentelor în subansamble
sau componente, care fie se reutilizează, fie se dezintegrează pentru
recuperarea materialelor prin separare. Deşi dezasamblarea poate fi
realizată cu scule manuale, Centrul-pilot utilizează tehnici de demontare
mai avansate în procesul de dezasamblare spre a reduce costul
manoperei;
4. reutilizare componente – identifică componentele funcţionale în scop de
reutilizare. Componentele se pot utiliza pentru a menţine în stare de
funcţionare diverse echipamente industriale sau militare care necesită
piese de schimb ce nu se mai fabrică;
5. testare – identifică prin măsurare echipamente, subansamble şi
componente care au potenţial de reutilizare;
6. recuperare sticlă – separă sticla fără plumb de cea cu plumb şi o
granulează, pentru reutilizare sau extragerea plumbului;
7. recuperare metale – separarea materialelor plastice şi metalice din plăcile
de cablaj imprimat se efectuează printr-un proces mai ieftin şi mai ecologic
comparativ cu procesele de separare tradiţionale. Din proces, rezultă
concentrate de metale preţioase;
8. recuperare materiale plastice – utilizează un sistem performant de
procesare. Materialele plastice tehnic valoroase sunt separate în
Simpozionul Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu 5
0 3 . 0 9 - 0 7 . 0 9 . 2 0 0 7 ; A c q u i s t e m ; A g i g e a S t a ţ i a I C P E .
concentrate de înaltă puritate, compatibile unele cu altele, astfel încât pot fi
valorificate ca înlocuitori de materie primă.
Cele opt module ale Centrului-pilot s-au testat la Demanufacturing Technology
Center în Largo, Florida, SUA. Asistenţa în transferul tehnologic al modulelor de
recuperare plastic, metal şi sticlă la procesatori specializaţi (Întreprinderi Mici şi
Mijlocii) cuprinde cursuri de instruire, manuale de utilizare a echipamentelor şi
înregistrări audiovideo ale testelor de demonstrare, cu prezentarea proceselor
tehnologice de recuperare în timp real şi a modului de funcţionare a
echipamentelor.
Modulul de recuperare a materialelor plastice din DEER2 a fost agreat de
American Plastics Councils şi recomandat ca o soluţie în recuperarea materialelor
plastice din echipamente electronice într-un centru semiindustrial din Largo,
Florida. Centrul procesează 500 kg materiale plastice pe oră şi produce patru
sorturi de granule curate: Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS), High Impact
Polystyrene (HIPS), Polycarbonate PC şi PC/ABS, utilizabile în produse de
calitate. Centrul a fost proiectat de Concurrent Technologies Corporation
(www.ctc.com) în parteneriat cu Carpco, Inc. (Jacksonville, Florida). Principalele
utilaje din modulul de recuperare a plasticului sunt: pre-granulator, clasor
pneumatic, instrumente de identificare rapidă a plasticului, granulator rotativ,
hidrociclon, bazin de scufundare / plutire şi separator electrostatic.
c. Tehnologie ecologică de recuperare Higashihama/Mitsubishi
Electric/Japonia
Higashihama Recycle Centre procesează deşeuri de echipamente electrice şi
electronice (DEEE): fotocopiatoare şi calculatoare personale (400.000 buc/an),
aparate de aer condiţionat, frigidere şi maşini de spălat [1].
Fluxul de recuperare (Fig. 3) constă în operaţii de dezmembrare în
componente, dezintegrare şi separare a materialelor prin procedee mecanice,
magnetice şi electrice.
Materialele plastice recuperate reprezintă un amestec de polimeri, cu impurităţi
de cupru liţat şi particule fine de cupru din plăci de cablaj imprimat.
Compania japoneză Higashihama a dezvoltat şi o tehnologie pentru
recuperarea metalelor şi a policlorurii de vinil, care utilizează în fluxul tehnologic
separatoare electrostatice plastic/metal şi separatoare triboelectrostatice
plastic/PVC.
6 Simpozionul Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu
0 3 . 0 9 - 0 7 . 0 9 . 2 0 0 7 ; A c q u i s t e m ; A g i g e a S t a ţ i a I C P E .
Fig. 3. Fluxul de recuperare a materialelor la Centrul Higashihama/Mitsubishi Electric
Japonia şi ierarhia deşeurilor de echipamente Info&Tc. Dezmembrarea manuală presupune sortarea componentelor pe categorii: materialele dure cu o
structură improprie dezintegrării (motoare electrice); componentele valoroase (plăci electronice) şi componente periculoase (baterii). Componentele rezultate din dezmembrare sunt introduse într-un dezintegrator (moară cu ciocane), iar amestecul granular rezultat este supus operaţiilor de separare
magnetică (recuperare Fe), clasare, separare gravitaţională, separare prin curenţi turbionari, separare pneumatică, operaţii prin care se obţin: oţel inoxidabil, cupru, aluminiu, materiale plastice.
Simpozionul Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu 7
0 3 . 0 9 - 0 7 . 0 9 . 2 0 0 7 ; A c q u i s t e m ; A g i g e a S t a ţ i a I C P E .
3. Tehnologie de recuperare a materialelor într-un Centru-pilot din România
Echipa de cercetare a Universităţii Tehnice din Cluj-Napoca [6,8] propune zece
parametri de performanţă pentru o tehnologie ecologică complexă ce poate fi implementată în Centrul-pilot de recuperare a materialelor din deşeurile de echipamente Info&Tc (Fig. 4 şi Tab. 1):
1. unitate de producţie, cercetare-dezvoltare şi instruire bazată pe cunoaştere, care coordonează sistemul complex de recuperare a materialelor din echipamente Info & Tc;
Fig. 4. Sistemul complex de recuperare cu intrare / ieşiri dintr-un Centru-pilot din România.
2. iniţial, recuperarea se va face din deşeurile istorice de la orice producător Info&Tc. Treptat Centrul se va profila pe recuperarea din echipamente vândute în România de către companii de prestigiu;
3. proiectarea Centrului-pilot ca o fabrică de recuperare a materialelor
reciclabile (defabricare), la aceleaşi standarde de performanţă ca la orice altă fabrică de echipamente Info&Tc;
4. certificarea conform standardelor internaţionale de calitate ISO 9001/2000, mediu ISO 14001/2004 şi îndeplinirea exigenţelor organizaţiilor de reciclare, spre exemplu ale Platformei Europene de Reciclare (European Recycling Platform). Procesatorii specializaţi din sistemul complex de recuperare trebuie să fie de asemenea autorizaţi;
5. resursa umană reprezintă cheia succesului în Centrul-pilot, iar munca inteligentă trebuie să fie principalul factor al creşterii productivităţii muncii;
6. inovarea în Centrul-pilot este esenţială în menţinerea competitivităţii pe piaţa dinamică a recuperării materialelor Info & Tc şi în adaptarea tehnologiilor la conceptul de ecodesign (Design for recycling, Design for
Disassembly, Design for Environment);
8 Simpozionul Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu
0 3 . 0 9 - 0 7 . 0 9 . 2 0 0 7 ; A c q u i s t e m ; A g i g e a S t a ţ i a I C P E .
7. investiţia din Centrul-pilot trebuie să asigure utilaje de recuperare performante, iar liniile tehnologice să permită recuperarea materialelor cu înalt grad de valorificare şi deşeuri minime;
8. funcţia de Instruire şi educaţie în activitatea de reciclare a materialelor se exercită asupra partenerilor ce asigură INTRAREA deşeurilor de echipamentele Info&Tc, asupra resursei umane din Centrul-pilot şi asupra partenerilor specializaţi care procesează IEŞIRILE;
9. realizarea unui sistem informatic performant constituit din baza de date pentru INTRARE / IEŞIRI, instrucţiuni de demontare a echipamentelor Info&Tc, comunicare operativă cu partenerii în recuperare (Sistem Informatic Geografic), vânzare electronică a materialelor recuperate şi a componentelor reutilizabile, legătura cu specialişti din domeniul recuperării (E-research);
10. organizarea de servicii speciale pentru clienţi, spre exemplu elaborarea certificatelor de distrugere a datelor din echipamentele Info&Tc.
Tab. 1. Caracteristici ale Centrului-pilot de recuperare a materialelor din deşeuri Info&Tc.
Caracteristici Indici de performanţă
Capacitate de prelucrare
Maximum 1000 kg / oră, Echipamente Informatice şi de Telecomunicaţii (Intrare) 2000 ore/an
Module ale Centrului-pilot
1. Recepţie/Depozitare/Expediere; 2. Dezasamblare; 3. Testare; 4. Manipulare şi transfer interoperaţional; 5. Recuperare componente; 6. Recuperare metale; 7. Recuperare materiale plastice; 8. Recuperare sticlă; 9. Cercetare-Dezvoltare; 10. Instruire
Ieşiri
1. Echipamente şi componente reutilizabile; 2. Componente şi materiale periculoase; 3. Plăci electronice (PCB); 4. Sticlă; 5. Materiale plastice; 6. Metale şi concentrate metalice; 7. Deşeuri din procesul tehnologic de recuperare
Certificat de distrugere a datelor existente în echipamente
Certificat de reutilizare în acord cu furnizorul Servicii pentru furnizorii de echipamente
Certificat de distrugere fizică a echipamentelor
4. Concluzii
Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca, ca partener din proiectul complex TEREMEP [6], consideră acţiunea de recuperare a materialelor din deşeurile Info&Tc importantă pentru România şi realizabilă prin respectarea următoarelor principii:
Simpozionul Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu 9
0 3 . 0 9 - 0 7 . 0 9 . 2 0 0 7 ; A c q u i s t e m ; A g i g e a S t a ţ i a I C P E .
1. unităţi de recuperare Info&Tc performante şi ecologice, la nivelul celor din UE, SUA şi Japonia, capabile să asigure materiale metalice şi plastice de calitate, cu un grad de recuperare ridicat şi deşeuri minime;
2. organizare de tip Fabricare Inversă (Defabricare) a fluxurilor tehnologice similară cu cea dintr-o fabrică modernă care produce calculatoare, laptopuri şi telefoane mobile. În acest fel, acţiunea de recuperare Info&Tc îşi menţine statutul de tehnologie High Tech şi apartenenţa la A patra Industrie;
3. investiţii majore în liniile tehnologice de recuperare, linii achiziţionate de Centrul Pilot de la firme din UE, SUA, Japonia, situate în topul activităţii de recuperare;
4 forţă de muncă înalt calificată şi cu remunerare corespunzătoare, la acelaşi nivel cu resursa umană din fabricile producătoare de echipamente Info&Tc;
5 educaţie permanentă şi Instruire a resursei umane în spiritul Calităţii şi Ecologiei, atât în cadrul Centrului-pilot cât şi în unităţile partenerilor asociaţi.
Factorii de Decizie ai României şi ai Regiunilor de Dezvoltare Economică au responsabilitatea de a trata problema recuperării din punctele de vedere calitativ şi ecologic la nivelul impus de legislaţia UE.
Lucrarea s-a realizat în cadrul proiectului CEEX Tehnologii de recuperare a
metalelor şi materialelor plastice din deşeurile echipamentelor informatice şi de
telecomunicaţii (TEREMEP), proiect finanţat de Ministerul Educaţiei, Cercetării şi
Tineretului.
Autorii mulţumesc partenerilor din proiec: INCD Metale Rare şi Resurse Radioactive Bucureşti, Universitatea Politehnica Bucureşti/Centrul de Cercetări şi Expertizări Ecometalurgice, Institutul de Cercetare şi Proiectare pentru Electrotehnică Bucureşti, pentru colaborarea multidisciplinară la elaborarea tehnologiei de recuperare, partenerilor externi (Atelier ProReseaux Recyclage din Franţa şi Hamos GmbH-Recycling-und Separationtechnik din Germania, pentru prezentarea performanţelor tehnice în domeniul recuperării Info&Tc) şi membrilor
echipei de cercetare de la Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca: Tiberiu Rusu, Michaela Mihăilescu, Marius Blăjan, Simona Vlad şi Petru Costel.
Bibliografie
[1] M.Charter, Unofficial report on the DTI mission focused on electronics recycling in Japan, 2005. [2] S. Zhang, E. Forssberg, Mechanical separation-oriented characterization of electronic scrap,
Resources, Conservation and Recycling, 21, 247-269 (1997). [3] Potential markets for waste electronic and electrical equipment (WEEE), Research carried out by
ENVIROS and funded by the Environment Agency, June 2002. [4] Ministerium für Umwelt und Verkehr, Perspektiven fur die Verwertung von Kunststoffen aus
Elektronik Altgeräten, Symposium Perspektiven einer Verwertung von Kunststoffen aus Demontagevon Elektro(nik)altgeräten am 05.06.2002 in Stuttgart, Heft 67.
[5] WEEE & Hazardous Waste. A report produced for DEFRA (Department for Environment, Food and Rural Affairs), AEA Technology Environment, Oxfordshire, UK, March 2004.
[6] Tehnologii de recuperare a metalelor şi materialelor plastice din deşeurile echipamentelor informatice şi de telecomunicaţii, Raport de cercetare 2006, Proiect CEEX 113/10.10. 2005.
10 Simpozionul Impactul Acquis-ului comunitar asupra echipamentelor şi tehnologiilor de mediu
0 3 . 0 9 - 0 7 . 0 9 . 2 0 0 7 ; A c q u i s t e m ; A g i g e a S t a ţ i a I C P E .
[7] J. Cui, E. Forssberg, Mechanical recycling of waste electric and electronic equipment: a review, Journal of Hazardous Materials, B99, 243-263 (2003).
[8] A. Iuga, R. Morar, V. Neamţu, A. Samuilă, V. Micle, R. Beleca, V. Tofană, L. Dăscălescu, Viziune asupra recuperării materialelor din echipamente informatice şi de telecomunicaţii într-un Centru-pilot din România, GeTraDe, nr. 1, pp. 41-45, septembrie 2006.