Recykling i utylizacja elektroniki

Ograniczenie szkodliwych substancji

Pierwszą wersją dyrektywy RoHS był dokument 2002/95/WE (RoHS 1), który został opublikowany w lutym 2003 roku. Zawarte w nim wytyczne weszły w życie w lutym 2006 roku. Przez lata zapisy RoHS 1 sukcesywnie uzupełniano, aż do lipca 2011 roku, gdy przygotowano dyrektywę 2011/65/UE (RoHS 2).

Ostateczny termin na przyjęcie i opublikowanie przepisów, które wprowadzają jej zalecenia w prawie krajowym w poszczególnych państwach członkowskich, minął z początkiem 2013 roku. RoHS 2 zastąpiła RoHS 1.

Wymagania zawarte w dyrektywie RoHS dotyczą urządzeń, których prawidłowe działanie zależy od dopływu prądu elektrycznego lub obecności pola elektromagnetycznego, mogących służyć do wytwarzania, przesyłu lub pomiaru prądu albo pola elektromagnetycznego, zaprojektowanych do użytkowania przy napięciu elektrycznym poniżej 1 kV dla prądu przemiennego i 1,5 kV dla prądu stałego. Podzielono je na jedenaście kategorii. Pierwszych dziesięć stanowią różne grupy urządzeń, zaś do ostatniej zaliczono te, których nie można zakwalifikować do żadnej z pozostałych kategorii.

Wytyczne dyrektywy RoHS początkowo odnosiły się do sprzętów zaliczanych do kategorii od 1 do 7 i 10, czyli: wielkogabarytowych urządzeń gospodarstwa domowego (lodówki, pralki, kuchenki elektryczne itp.), małogabarytowych urządzeń gospodarstwa domowego (odkurzacze, blendery, żelazka), sprzętu informatycznego oraz telekomunikacyjnego (komputery, drukarki, telefony), sprzętu konsumenckiego (telewizory, odbiorniki radiowe, kamery), sprzętu oświetleniowego, narzędzi elektrycznych i elektronicznych (wiertarki, szlifierki), zabawek, sprzętu rekreacyjnego i sportowego i automatów wydających (automaty z napojami, bankomaty).

W latach 2014...2017 stopniowo zakres ten poszerzano o kategorie 8 oraz 9, tzn. wyroby medyczne i przyrządy do nadzoru i sterowania (czujniki ruchu, kamery, alarmy), włącznie z przyrządami do nadzoru i sterowania w obiektach przemysłowych. Od lipca 2019 roku wymogi dyrektywy RoHS będą dotyczyć również kategorii 11, a zatem obejmą wszystkie sprzęty elektryczne oraz elektroniczne (oprócz wymienionych w tym dokumencie wyjątków, do których przepisy nie mają zastosowania, na przykład broni).

Głównym celem dyrektywy RoHS było zmniejszenie ilości substancji, które są szkodliwe dla środowiska oraz ludzi, a proces ich recyklingu/utylizacji jest skomplikowany. Są to związki:

• ołowiu,
• rtęci,
• kadmu,
• chromu sześciowartościowego,
• polibromowanych bifenyli (PBB),
• polibromowanych eterów difenylowych (PBDE).

Chrom sześciowartościowy jest składnikiem m.in. powłok antykorozyjnych, którymi pokrywane są metalowe powierzchnie, substancji, którymi barwione są tworzywa sztuczne, i pigmentów, które są dodawane do farb i zielonego szkła, zaś PBB oraz PBDE są dodawane do tworzyw sztucznych jako inhibitory palności. Są to środki chroniące przed zapaleniem, spowalniające proces palenia i zmniejszające rozprzestrzenianie się ognia.

Maksymalne dopuszczalne stężenie wagowe w materiale jednorodnym wynosi 0,1% w przypadku wszystkich wymienionych substancji, oprócz kadmu. Zawartość tego pierwiastka z kolei nie może przekroczyć 0,01%. Warto przy okazji wyjaśnić, jak jest definiowany materiał jednorodny. Za taki uznawany jest materiał o jednolitym składzie albo będący połączeniem materiałów, którego nie można mechanicznie rozłączyć ani rozdzielić na poszczególne składniki poprzez działanie mechaniczne, jak na przykład odkręcenie, przecięcie, kruszenie, mielenie albo ścieranie.

W marcu 2015 roku został opublikowany kolejny ważny dokument – dyrektywa delegowana Komisji Europejskiej o numerze 2015/863. Zmieniła ona drugi załącznik do dyrektywy RoHS w zakresie wykazu związków niebezpiecznych. Do listy zostały dopisane cztery kolejne substancje (ftalan di-2-etyloheksylu (DEHP), ftalan benzylu butylu (BBP), ftalan dibutylu (DBP) oraz ftalan diizobutylu (DIBP)). Wszystkie dodane związki zaliczane są do plastyfikatorów, czyli dodatków, które poprawiają właściwości na przykład tworzyw sztucznych. O ich wpisaniu na listę substancji niebezpiecznych zdecydowano ze względu na negatywny wpływ, jaki wywierają na ludzki układ hormonalny.

W dokumencie Komisji Europejskiej z 2015 roku zobowiązano państwa członkowskie do przyjęcia oraz opublikowania przepisów, które wprowadzają ograniczenie w zakresie stosowania szkodliwych substancji najpóźniej do 31 grudnia 2016 roku. W Polsce w tym celu opracowano rozporządzenie ministra rozwoju i finansów, które zostało przyjęte 21 grudnia 2016 r.

Przed wejściem w życie zaleceń RoHS, jak i w pierwszych latach ich obowiązywania martwiono się, czy przemysł elektroniczny będzie w stanie się do nich dostosować, na przykład w związku z koniecznością wycofania z użytku stopów lutowniczych na bazie ołowiu i przestawienia się na lutowanie bezołowiowe, obawy te na szczęście w większości przypadków okazały się przesadzone. Nie można jednak zaprzeczyć, że wprowadzenie dyrektywy RoHS przysporzyło więcej pracy wszystkim uczestnikom łańcucha życia produktu, jej zalecenia dotyczą bowiem poza producentami sprzętu elektronicznego i elektrycznego, również jego importerów oraz dystrybutorów. Pierwsi odpowiadają, oprócz zaprojektowania i wyprodukowania produktu zgodnie z przepisami, także za sporządzenie wymaganej dokumentacji technicznej, zaś importerzy muszą sprawdzać, czy urządzenia, które zamierzają wprowadzić do sprzedaży na terenie Unii Europejskiej, są zgodne z wymogami dyrektywy RoHS. Podobny obowiązek spoczywa na ich dystrybutorach.

Aby uzyskać certyfikat RoHS, przedsiębiorcy zobowiązani są do:

• wystawienia zaświadczenia, które potwierdza zgodność z treścią rozporządzenia produkowanych przez nich urządzeń,
• przygotowania próbek swoich produktów do badań i dostarczenia ich do laboratorium w celu przeprowadzenia wymaganych testów,
• jeśli próbki zostaną ocenione pozytywnie poducent otrzymuje uprawnienia do ubiegania się o certyfikat RoHS,
• certyfikat RoHS zostaje wystawiony przez akredytowaną firmę certyfikującą i teraz sprzęt może zawierać stosowne oznaczenie, np. jak na rysunku 1.

Rysunek 1. Przykładowe oznaczenie potwierdzające zgodność produktu z wymaganiami RoHS

Zużyty sprzęt elektroniczny

Działania dotyczące zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego reguluje dyrektywa WEEE. Aktualnie obowiązuje jej druga wersja – WEEE 2 (2012/19/UE). Zastąpiła ona przyjętą w 2003 roku dyrektywę 2002/96/WE. Przepisy dotyczące zużytego sprzętu mają przyczynić się do zrównoważonej produkcji i konsumpcji poprzez ograniczanie ilości odpadów tego typu, ponowne ich używanie, recykling i inne formy odzysku. Ponadto dzięki tym regulacjom wzmocnieniu ma ulec ekologiczny charakter działalności podmiotów, które są zaangażowane w cykl życia sprzętu elektrycznego i elektronicznego, czyli jego producentów, dystrybutorów, konsumentów i firm bezpośrednio zaangażowanych w zbieranie i przetwarzanie tego zużytego. Nadrzędnym celem jest oczywiście zwiększenie ochrony zdrowia ludzi i środowiska.

We wdrażaniu dyrektywy WEEE przewidziano okres przejściowy. Trwał on od sierpnia 2012 roku do połowy sierpnia 2018 roku. W tym czasie przepisy te miały zastosowanie do urządzeń, które można zaliczyć do analogicznych kategorii, jak te, na które podzielono sprzęt elektryczny oraz elektroniczny, którego dotyczą wytyczne dyrektywy RoHS, czyli m.in. dużego i małego AGD, sprzętu informatycznego i telekomunikacyjnego, narzędzi elektrycznych i elektronicznych oraz dodatkowo paneli fotowoltaicznych i wyrobów medycznych, z wyjątkiem tych wszczepionych i wyrobów zainfekowanych.

Od połowy sierpnia 2018 zapisy dyrektywy WEEE dotyczą wszystkich urządzeń. Wprowadzona została też ich nowa klasyfikacja. Według WEEE2 sprzęt elektryczny i elektroniczny można podzielić na następujące grupy:

• urządzenia działające na zasadzie wymiany temperatury (na przykład, chłodziarki, zamrażarki, klimatyzacja),
• ekrany, monitory i sprzęt zawierający ekrany o powierzchni większej niż 100 cm² (m.in. telewizory, laptopy, cyfrowe ramki do zdjęć),
• lampy,
• sprzęt wielkogabarytowy, w którym którykolwiek z zewnętrznych wymiarów przekracza 50 cm,
• sprzęt małogabarytowy, w którym żaden z zewnętrznych wymiarów nie przekracza 50 cm,
• sprzęt informatyczny i telekomunikacyjny, którego żaden z zewnętrznych wymiarów nie przekracza 50 cm.

Zapisy dyrektywy WEEE określają też zasady selektywnej zbiórki. W tym temacie, w odniesieniu do zużytego sprzętu elektrycznego i elektronicznego pochodzącego z gospodarstw domowych, przyjęto m.in., że posiadacze końcowi i dystrybutorzy muszą umożliwiać zwrócenie wyeksploatowanych urządzeń. Klient kupujący nowy sprzęt może przekazać sprzedającemu stary sprzęt tego samego typu i pełniący te same funkcje co nowo zakupiony. Ponadto dystrybutorzy powinni zapewnić posiadaczom końcowym nieodpłatne zbieranie zużytego sprzętu, bez konieczności zakupu odpowiednika. Dyrektywa WEEE przewiduje także przekazanie zużytego urządzenia, dostarczonego do punktu odbioru, do ich producenta.

Kolejnym zobowiązaniem jest wdrożenie zasady odpowiedzialności producenta i na tej podstawie wyznaczanie co roku minimalnego poziomu zbierania sprzętu. Od 2016 roku wynosi on 45% (w wybranych krajach, m.in. w Polsce, do sierpnia 2021 roku co najmniej 40%). Jest on obliczany na podstawie całkowitej masy zużytego sprzętu zebranego w danym kraju w danym roku w stosunku do masy sprzętu wprowadzonego do sprzedaży w tym kraju w ciągu trzech ostatnich lat. Ponadto ilość zbieranym odpadów powinna się stopniowo zwiększać.

Etykieta WEEE – symbol przekreślonego kołowego kontenera na odpady (rysunek 2), musi być umieszczona na każdym urządzeniu elektrycznym i elektronicznym wprowadzonym do obrotu w UE. Oznakowanie można umieścić na opakowaniu, w instrukcjach lub ulotce dołączonej do gwarancji, a nie na samym produkcie wyłącznie wtedy, gdy jego rozmiar jest zbyt mały lub jeśli oznakowanie może wpłynąć na jego funkcję. Rejestracja i zgłoszenie do rejestru krajowego są bezpłatne. Istnieją jednak zobowiązania finansowe związane z odpowiedzialnością za odpady, które mogą być różne w poszczególnych krajach UE.

Rysunek 2. Oznaczenie wymagane dyrektywą WEEE

Oprócz rejestracji i umieszczania etykiety WEEE obowiązki producentów obejmują również działania przyczyniające się się do właściwej utylizacji i przetwarzania tych urządzeń, czyli:

• rejestracji we właściwych urzędach w każdym kraju, w którym prowadzona jest dystrybucja lub sprzedaż sprzętu,
• składanie okresowego raportu o ilości sprzedanego sprzętu elektrycznego i elektronicznego,
• organizowanie lub finansowanie zbiórki, przetwarzania, recyklingu i odzysku swoich produktów,
• świadczenie usługi odbioru, dzięki której klienci mogą bezpłatnie zwrócić zużyte urządzenia elektryczne i elektroniczne.

Prawo do naprawy

Problem ograniczonej żywotności urządzeń elektronicznych oraz celowych zabiegów producentów ograniczających trwałość sprzętu konsumenckiego po to, aby niezawodny i trwały sprzęt nie hamował sprzedaży nowego, został dostrzeżony przed kilkoma laty przez Komisję Europejską. Problem ma rozwiązać ustawa określana jako prawo do naprawy, która w założeniu ma zagwarantować konsumentom prawo do naprawy urządzeń, także po upływie gwarancji, oraz zobowiązać producentów do takiego projektowania sprzętów, żeby były one możliwe i łatwe do naprawienia.

Dzisiaj wielu urządzeń zwyczajnie nie da się naprawić, ponieważ części zamienne nie są dostępne albo konstrukcja sprzętu utrudnia lub zupełnie uniemożliwia ingerencję. Takie podejscie sprawia, że koszty potencjalnej naprawy, niejednokrotnie są porównywalne lub wyższe niż cena nowego sprzętu.

Tymczasem z unijnych badań opinii publicznej wynika, że 77 proc. mieszkańców UE jest gotowych na to, żeby zepsuty sprzęt naprawić zamiast kupować nowy.

Dziś wiele wadliwych urządzeń szybko staje się odpadami. Jeśli urządzenie zepsuje się w okresie gwarancji to dla sprzedawcy lub dystrybutora łatwiej jest wymienić je na nowy produkt niż oddać do naprawy, bo tak jest szybciej. Z kolei po okresie gwarancyjnym jakakolwiek naprawa staje się zbyt droga oraz ciężko znaleźć właściwe zakłady zajmujące się danymi urządzeniami. Nowe regulacje mają to zmienić.

Nowe regulacje zobowiązują producentów do naprawy urządzeń na gwarancji, chyba, że koszt przekroczy wartość nowego egzemplarza. Dodatkowo producenci muszą oferować naprawę sprzętu także po wygaśnięciu gwarancji nawet przez okres 5…10 lat po zakupie (w zależności od rodzaju sprzętu), chyba że będzie to technicznie niemożliwe.

Brzmi to nawet rozsądnie, ale oczywiście wszystko to zależy od tego, czy będą dostępne niedrogie części zamienne. Na razie w przypadku smartfonów dostęp do podzespołów jest ograniczony i często nie dotyczy komponentu, tylko całego zespołu (modułu). Wówczas koszt naprawy urządzenia zaczyna zbliżać się do kosztu jego wymiany i naprawa traci sens. Aby umożliwić naprawę komponenty nie mogą być klejone lub projektowane jako nierozbieralne, np. wyświetlacz razem z kontrolerem i ekranem dotykowym, a dodatkowo nie powinny być przypisane do siebie programowo.

Na czym polega recykling elektroniki

Wiele starych urządzeń elektronicznych takich, jak sprzęt AGD, czy sprzęt biurowy można poddać recyklingowi. Przede wszystkim należy dostarczyć je do punktu zboru i/lub recyklingu elektroniki. Gdy elektronika dotrze w odpowiednie miejsce, jest kategoryzowana i niszczona. Często proces niszczenia odbywa się ręcznie, ponieważ każde urządzenie elektroniczne jest skrupulatnie rozbierane na elementy składowe. Proces ten jest naprawdę ważny, ponieważ urządzenia i komponenty elektroniczne mogą składać się z różnych elementów, metali, tworzyw sztucznych, szkła itp. Tylko elementy posortowane według kategorii są poddawane recyklingowi. Na tym etapie usuwane są też niebezpieczne materiały.

W kolejnym etapie posortowane elementy są umieszczane na taśmie przenośnika i wstrząsane oraz odpylane w celu usunięcia drobnych cząsteczek i kurzu. Celem tej procedury jest zapewnienie, że podczas procesu recyklingu nie dojdzie do degradacji środowiska. Po odsysaniu pyłu następuje separacja metali żelaznych i nieżelaznych, plastiku oraz szkła. Używa się do tego magnesów, wody, metod optycznych i innych pomysłowych rozwiązań. Na fotografii 1a pokazano materiał przed sortowaniem, natomiast na kolejnych znajdują się wydzielone b) tworzywa, c) płytki PCB, d) aluminium, e) miedź. Na koniec rozdzielone odpady są analizowane pod kątem występowania pierwiastków ziem rzadkich i w celu ich odzyskania mogą trafić to tzw. reaktorów chemicznych.

Fotografia 1. Rozdrobniony materiał z elektrośmieci, a) przed sortowaniem, b) wydzielone tworzywa sztuczne, c) wydzielone płytki PCB, d) wydzielone elementy z aluminium, e) wydzielone elementy z miedzi

Projektowanie elektroniki z uwzględnieniem recyklingu

Koszt recyklingu wpływa na ostateczną cenę produktu. Głównym składnikiem jest zwykle koszt pracy, jaką trzeba wykonać, by rozmontować urządzenie. Jest on tym większy, im więcej czasu zajmuje i im więcej sił i środków, przede wszystkim różnych narzędzi, trzeba w tym celu zaangażować.

Recykling jest też tym efektywniejszy, im więcej surowców wtórnych uda się z danego produktu odzyskać. Największy wpływ na efektywność recyklingu ma zatem wybór materiałów konstrukcyjnych oraz złączy używanych do łączenia elementów urządzenia. Od tego drugiego zależy łatwość i szybkość demontażu, natomiast pierwsze decyduje o ilości surowców, które będzie można ponownie użyć.

Wybierając materiały konstrukcyjne warto przestrzegać kilku zasad. Pamiętać trzeba m.in., że nawet niewielka ilość takich metali jak miedź, ołów, magnez, żelazo lub stal bardzo utrudnia recykling aluminium. Podobnie wpływa obecność aluminium, miedzi, cyny albo ołowiu na łatwość odzyskania stali.

Łączenie różnych materiałów generalnie nie sprzyja ich późniejszemu recyklingowi. Idealnym rozwiązaniem jest wykonywanie poszczególnych elementów urządzenia z jednego materiału. Najczęściej nie jest to oczywiście możliwe, jednak powinno się przynajmniej unikać pewnych połączeń, z powodu których wartość materiału jako surowca wtórnego spada do zera. Przykładem są metalowe elementy wstawione w częściach z tworzyw sztucznych, przez które tych drugich zwykle nie można już w ogóle poddać recyklingowi. Podobnie nie powinno się łączyć pewnych typów tworzyw sztucznych – często okazuje się, że te nawet pozornie podobne nie mogą być odzyskiwane, gdy są scalone. Niepożądane są też wszelkie zanieczyszczenia takie, jak pokrycie farbami.

Kolejna ogólna zasada dotyczy ograniczenia całkowitej liczby elementów urządzenia – im mniej części, tym szybszy recykling. Preferowane są też niektóre typy komponentów – na przykład w przypadku płytek drukowanych najłatwiej usuwa się podzespoły SMD. Oprócz tego im wyraźniej są one oznakowane, tym lepiej. Jeśli skład danej części jest trudny do rozszyfrowania, opóźnia to jej dalszą obróbkę. Przykładowe oznaczenia pokazano na rysunku 3. Żeby nie ryzykować zanieczyszczenia strumienia materiałów elementy z niezidentyfikowanych surowców są od razu separowane w celu ich dokładniejszej identyfikacji. Czasem też w ogóle rezygnuje się z ich odzyskiwania.

Rysunek 3. Przykładowe oznaczenia ułatwiające identyfikację materiału

Wybór konkretnego typu połączeń może usprawnić rozmontowywanie urządzenia, bardzo je utrudnić albo nawet uniemożliwić. Na przykład klejenie, z punktu widzenia recyklingu, nie jest najlepszą metodą. Nie tylko trudno jest rozdzielić sklejone części, ale też klej, zanieczyszczając tworzywo, sprawia, że nie można go poddać odzyskowi. Polecaną alternatywą jest m.in. zgrzewanie ultradźwiękowe, o ile w ten sposób łączy się elementy wykonane z tego samego tworzywa lub tworzyw kompatybilnych, czyli tych, które po przetopieniu stanowić będą wciąż użyteczny materiał. Przykładami takich par są: poliwęglan i ABS oraz kopolimery etylenu EPM/EPDM i polipropylen. W przeciwnym wypadku obu złączonych części z różnych, niekompatybilnych materiałów, nie będzie można ponownie zastosować. Najlepiej też w ogóle unikać złączy takich jak śruby, stosując połączenia zatrzaskiwane. Jeżeli nie jest to możliwe, dobrze jest, gdy używa się śrub w jednym rozmiarze. W przeciwnym wypadku osoba, które demontuje urządzenie, musi korzystać z wielu różnych narzędzi. Żeby demontaż przebiegał sprawnie, śruby powinny być również dobrze widoczne i łatwo dostępne.

Projektując urządzenie, powinno się też mieć na względzie bezpieczeństwo osób, które będą je rozmontowywać. Aby je zapewnić, należy wszelkie podzespoły, które zawierają substancje toksyczne, na przykład ołów, rtęć lub kadm, montować w taki sposób, aby były łatwo dostępne, a ich wyjęcie z obudowy nie stanowiło większego problemu. Zasada ta dotyczy m.in. lamp rtęciowych, pojemników z tonerami, baterii oraz kineskopów.

Damian Sosnowski, EP

Odnośniki:

1. Dyrektywa RoSH: https://tiny.pl/ctm46
2. Dyrektywa WEEE: https://tiny.pl/ctm4v