Электроника развивается настолько быстро, что бытовая техника и приборы устаревают морально намного раньше, чем изнашиваются физически. Но их детали содержат дорогие материалы, подлежащие вторичному применению. Многие компоненты вредны для здоровья людей и окружающей среды. Из-за этого утилизация электроники является выгодным и полезным для экологии делом.

Содержание этих металлов в печатных платах электронных устройств превышает их содержание в добываемой руде. Учитывая общие мировые объемы производства электроники, разработка и внедрение технологии переработки и утилизации печатных плат может принести существенный доход.

Токсичные элементы, содержащиеся в отходах электроники, без правильной их утилизации могут нанести непоправимый вред окружающей среде. Но переработка и утилизация электроники – это технологически сложный процесс, который обходится достаточно дорого. Главная его сложность заключается в наличии веществ, требующих различных методов переработки.

Среди всех бытовых отходов электроника занимает примерно 10 %, но точнее оценить эти данные невозможно. Крупные исследования в этой области были проведены в 2010 году. По данным анализа рынка объем выбрасываемой электронной техники составлял до 50 млн тонн в год. В разных странах и регионах мира цифры, полученные в результате исследований сильно отличались.

В европейских странах на каждого гражданина приходилось около 15 кг отходов. Это в общей сложности приводило к образованию примерно 7 млн тонн отходов в год.

Ученые из США подсчитали, что каждый житель Америки пользуется в среднем 34 различными бытовыми электронными приборами. Количество утилизируемой электроники составило примерно 5 млн тонн в год.

В Китае ежегодное количество отходов электроники превысило 1,1 млн тонн. В Индии эта цифра составляла 2,5 млн тонн, а В России – около 1,5 млн тонн.

Рост количества электронных приборов в разных странах составляет от 7 до 10 % в год. Растет и уровень отходов, требующих переработки или утилизации. Есть данные, что большую часть переработанных отходов электронной промышленности из развитых стран отправляют в качестве вторичного сырья в страны третьего мира. Такая практика не всегда соответствует международным промышленным и юридическим нормам.

Утилизация электроники должна проходить на специализированных заводах с соблюдением всех требований технологического процесса и правил техники безопасности. Строительство и работа предприятий по утилизации электроники обходятся достаточно дорого. Поэтому некоторые предприниматели зачастую пренебрегают всеми необходимыми международными правилами, допуская существенные нарушения в процессе выделения вредных веществ из электронных отходов и последующей их утилизации.

В отходах электроники присутствует большое количество токсинов, которые при попадании во внутренние органы через кожу или дыхательные пути способны вызвать развитие опасных хронических заболеваний. Также при неправильной утилизации электронной техники они могут попадать в воздух, почву или водоемы, отравляя их и проникая в растения и живые организмы. К подобным элементам относятся тяжелые металлы, такие как: ртуть, мышьяк, свинец, кадмий и другие.

К веществам, активно загрязняющим природу, относятся так называемые стойкие органические загрязнители. Они активно выделяются в процессе разборки, утилизации и переплавки деталей электронной техники. К ним относятся бромированные или хлорированные фенилы и эфиры.

Кроме того, при нарушении технологии утилизации, может не полностью прогорать используемое для переплавки топливо. В этом случае происходит выделение в окружающую атмосферу ароматических углеводородов, представляющих опасность для человека. Данные продукты сгорания вызывают заболевания дыхательных путей и сердечно-сосудистой системы человека.

Технологии переработки отходов электроники делятся на несколько категорий. Все категории отличаются содержанием и стоимостью элементов, получаемых в результате переработки отходов.

К первой категории относятся элементы с малым содержанием драгметаллов. Это электрические платы телевизоров, блоков питания, компьютеров, микроволновых печей и другой бытовой электронной техники.
Вторая категория – радиоэлементы с более высоким количеством ценных металлов.
Наиболее ценная категория содержит элементы с высоким содержанием золота, платины, палладия и прочих редкоземельных металлов: интегральные схемы, оптоэлектроника.

Печатная плата – главный функциональный элемент электронных устройств. Она представляет собой пластину из диэлектрика, на которой согласно электрической схеме размещены радиоэлементы, соединенные проводниковыми дорожками.

Перерабатывают и утилизируют старые печатные платы коммерческие компании и волонтерские организации. Ненужные печатные платы сдают в пункты приема и утилизации электронных отходов. Сумма оплаты зависит от вида и характера электронного изделия, из которого она извлечена.

Демонтаж радиоэлементов с печатных плат и получение из них драгоценных металлов и других полезных веществ – трудоемкий, технологически сложный и дорогой процесс. Это обусловлено большим количеством входящих в их состав компонентов. Компоненты имеют разные физические и химические свойства, плотность, температуру плавления, структуру. Поэтому для их извлечения и утилизации приходится применять разные методы.



Демонтируются радиоэлементы с печатных плат ручным, автоматическим или полуавтоматическим методом. При использовании только автоматического метода возникают проблемы с демонтажем мельчайших деталей и полным удалением элементов, содержащих токсичные вещества. А ручной способ трудоемкий и медленный.

Полуавтоматический метод подразумевает одновременный нагрев паяных элементов и применение механических видов воздействия, таких как удары и вибрации. Кроме того, применяется удаление радиоэлементов при помощи режущего инструмента: механических ножниц и кусачек.

Методы переработки печатных плат делятся на физические и химические. Технология подразумевает последовательное применение этих методов. Платы требуется предварительно подготовить к переработке. Для этого демонтируются все возможные элементы, производится разделение подложки на части и последующее измельчение.

Организация физической переработки не требует серьезных финансовых затрат и большого количества времени. Но повторно использовать полученные в результате переработки материалы можно только после проведения химической обработки. При помощи химических реакций происходит окончательное удаление вредных и токсичных веществ.

К физическим методам относятся:

Механическая переработка
Разрушение и измельчение печатных плат. При этом происходит сжатие полученной массы и выделение тепла. Температура превышает 250°С. В результате нагрева разрушаются химические связи и выделяются фенолы, относящиеся к вредным веществам.

Воздушная сепарация
В воздушном сепараторе происходит разделение тяжелых и легких частиц. Из-за разницы в плотности и массе, частицы разного размера оседают с различной скоростью и занимают свои области в сепараторе.

Электростатическое разделение
Под действием электрического поля металлические частицы отделяются от пластмассовых, меняя параметры поля отделяют частицы одних металлов от других.

Метод магнитной сепарации
В магнитном сепараторе частицы веществ с разными магнитными свойствами разделяются под действием магнитного поля.

Под химическими методами переработки печатных плат подразумеваются технологии выделения необходимых веществ посредством химических реакций. К ним относятся:

Пиролиз
При помощи нагревания измельченной массы можно постепенно отделить вещества, обладающие разной температурой плавления. В процессе выделяются газы и углеводороды, применяемые в качестве топлива или сырья для химической промышленности.

После их отделения образуется остаток, называемый «черным металлом». Он представляет собой сложный сплав из нескольких металлов, которые подлежат восстановлению в ходе дальнейшей переработки.

Гидрометаллургический метод
На отходы воздействуют кислотами и щелочами с последующим электролизом с целью выделения из общей массы различных металлов. Этот способ эффективен, но вреден для здоровья из-за применения опасных веществ.

Биометаллургическая сепарация
Этот способ используется в переработке отходов электроники. Он заключается в выделении драгоценных металлов из медной руды при помощи микроорганизмов, использующих эти металлы в процессе своей жизни.

Газификация
Отходы нагреваются до температуры 1600°С в системе печей с постоянной подачей кислорода. В результате охлаждения выделяемых газов образуется синтез-газ. В составе газа присутствует водород, данный газ – сырье для получения метанола. После соответствующей обработки он используется для получения электрической и тепловой энергии.

Неметаллические вещества, входящие в состав печатных плат, в чистом виде представляют серьезную опасность для окружающей среды. Если выбрасывать платы на свалки без предварительной переработки, токсичные вещества проникают в почву и грунтовые воды. Технологии вторичного использования неметаллических отходов печатных плат применяют в полезных целях, не нанося вреда природе и людям.

Существуют отработанные технологии по переработке и вторичному применению неметаллических фракций:

Получение гранул, применяемых в качестве наполнителя для строительных материалов. Получаемые гранулы легче цемента или песка, а материалы из стекловолокна придают им дополнительную прочность. Строительные элементы, получаемые из таких гранул, – дешевая альтернатива традиционным материалам.
Композитные плиты из неметаллических пластин. Такие плиты применяются в автомобилестроении, изготовлении мебели и отделочных материалов.
Повторное использование в качестве сырья для радиодеталей.
Изготовление посуды и предметов быта.
Альтернатива деревянным полам. Нанесение неметаллических веществ на бумажную основу и получение ровного и прочного покрытия.