Электронные отходы: проблемы для окружающей среды и способы утилизации

Планету захватывает электронный мусор. В эпоху глобальной цифровизации и развития ИТ-инфраструктуры проблема токсичных электронных отходов приобретает устрашающие масштабы.

По данным ЮНЕП, в мире ежегодно образуется от 20 до 50 млн т высокотехнологичного мусора. Причина не только в урбанизации: часто причиной расставания с гаджетом становится не выход из строя, а банальный выход из моды.

Когда этапы разработки и сроки «жизни» электроники коротки, проблема ее утилизации становится неизбежной и пока не решаемой. Что представляют собой электронные отходы, какую угрозу они несут человечеству, сколько золота можно «добыть» из электроники – об этом и многом другом читайте в этой статье.

Немного статистики

Объемы образования ЭО увеличиваются тревожными темпами – на 21% за последние 5 лет. При этом только 17,4% электронного мусора, образовавшегося в 2019 году, было собрано и переработано. Таковы результаты проведенного УООН в 2020 году Глобального мониторинга электронных отходов.

Экспертами подсчитано, что каждый житель планеты ежегодно генерирует в среднем около 7 кг электронного лома. УООН прогнозирует, что к 2030 году масса накопленных ЭО в мире только увеличится, и достигнет почти 75 млн т.

Определение

Электронные отходы – отработавшее электротехническое и электронное оборудование (ОЭЭО), непригодное или вышедшее из употребления, функционирующее ранее при напряжении не более 1000 В для переменного тока, 1500 В – для постоянного. Это неисправные или «немодные» смартфоны, планшеты, телевизоры, ноутбуки, моноблоки, а также их элементы – батарейки, платы, аккумуляторы.

ОЭЭО разделяется на 2 категории:

1. Отходы с возможностью «возврата к жизни» – для повторного использования после устранения неисправностей.
2. Отходы, подлежащие переработке для извлечения вторичных ресурсов: материальных и энергетических.

По итогам 2019 года общемировой объем образовавшихся отходов электроники в оценивается в 50 млн тонн.

Гора этого электронного неликвида весит больше, чем металлическая конструкция Эйфелевой башни почти в 7000 раз.

ФККО и классы опасности

Электронный лом представлен в Федеральном классификационном каталоге отходов (ФККО) в 4 блоке, в разделе 4 80 000 00 00 0 – «Отходы машин и прочего оборудования».

ЭО дифференцированы на 2 группы с учетом принадлежности к классу оборудования:

1. Компьютерная техника, электронные компоненты, перефирийное оборудование, устройства для измерений и навигации, медицинская техника, оптика, фотоаппараты, аудио- и видеоаппаратура, игровые приставки, телефоны, антенны, носители информации, банкоматы, и т.д.
2. Электрическое оборудование: электродигатели, аккумуляторы, кабели, бытовая техника, кондиционеры, холодильники, прочие устройства.

Основная масса отходов электроники и электротехнического оборудования относится к малоопасному 4 классу опасности для окружающей среды. Исключение – некоторые виды картриджей, мобильные телефоны, таможенные устройства (3 класс – умеренно опасные), источники бесперебойного питания – 2 класс (высокоопасные).

Отходы компьютерной техники, электроники, оптики и их компонентов

Все виды электронных отходов представлены в таблицах:

Состав лома

Электронные отходы относятся к сложным по компонентному составу.

Из высокотехнологичного мусора можно извлечь:

• черные и цветные металлы;
• пластик;
• охладители;
• двигатели;
• стекло;
• резина;
• электропровода;
• печатные платы;
• термостаты;
• лампы: люминесцентные и накаливания.

В качестве примера самой насыщенной по составу электроники ГОСТ Р 55102-2012 приводит персональный компьютер.

В национальном стандарте также перечисляются отдельные элементы ЭО, которые целесообразно использовать в качестве источников вторичных редких (и редкоземельных) металлов для их же производства.

Примером сложности состава электронного оборудования может служить персональный компьютер, который помимо пластиков и стекла включает также следующие элементы:

• алюминий;
• барий;
• бериллий;
• ванадий;
• висмут;
• галлий;
• германий;
• европий;
• железо;
• золото;
• кобальт;
• медь;
• ртуть;
• свинец;
• серебро;
• хром;
• цинк.

Отдельные элементы ОЭЭО могут стать источником вторичных редких (в том числе редкоземельных) металлов, которые используются для их производства:

• празеодим (Pr), неодим (Nd), самарий (Sm) и диспрозий (Dy) — высокоэффективные магниты (например, в наушниках и жестких дисках компьютеров;
• индий (In) — сенсорные экраны и фотоэлементы;
• галлий (Ga) и теллур (Te) — фотоэлементы;
• эрбий (Ert) — оптоволокно;
•  тантал (Ta) — конденсаторы;
• лантан (La) и церий (Ce) — аккумуляторы;
• лантан (La), церий (Ce), европий (Eu), тербий (Tb) и иттрий (Y) — флуоресцентные покрытия и энергосберегающие лампы.

Основными компонентами электронного лома считаются железо, алюминий и медь.

Вред электронного мусора

Выброшенная электроника представляет опасность для здоровья людей и животных, для состояния окружающей среды. Опасные вещества электронного лома загрязняют почву и реки, попадают в растения.

В России ежегодно образуется около 1,5 млн т электронного лома, что составляет около 5% от общемировых объемов. Основная масса «утилизируется» на мусорных свалках, что приводит к неизбежному загрязнению окружающей среды.

На полигонах с ЭО фиксируют высокие значения соединений брома, фталатов, пластификаторов, очень опасны соединения ртути, особенно легко проникающей в почву и грунтовые воды.

У людей и животных из неблагоприятных районов могут развиваться злокачественные новообразования, патологии легких, сердечно-сосудистые заболевания. Ртуть способна повредить нервную систему.

Вред здоровью причиняет прямой контакт со свинцом, кадмием, хромом, бромированными огнестойкими добавками, полихлорированными дифенилы (ПХД), вдыхание ядовитых паров, а также накопление химических веществ в воде и продуктах питания.

По официальным данным, в мире утилизируется лишь около 20% электронного мусора. Судьба 80 % неизвестна. Примерно 50 тонн ртути и 71 тыс. тонн пластика находятся в общей массе ЭО, чья «утилизация» не документируется. Другими словами, эти вещества высвобождаются в окружающую среду и влияют на здоровье людей.

Часто ЭО «утилизируются» путем открытого сжигания для извлечения ключевых материалов после того, как сгорит пластик. Метод представляет большой риск для окружающей среды. Примитивная «частная» утилизация, подобная прожиганию кабеля для извлечения меди, подвергает человека воздействию опасных веществ.

Под воздействием высоких температур в атмосферу выделяются опасные вещества – фенолы, бензолы, медь, кадмий, свинец и мышьяк. Зола от сгорания отслужившей техники не менее токсична.

Потерянные ресурсы или золотая жила?

Электронные отходы – серьезная угроза для окружающей среды.

Но есть и другая сторона вопроса: ОЭЭО с ценными компонентами в составе являются уникальным вторичным ресурсом.

Брошенный радиоэлектронный хлам оборачивается потерей тонн драгоценных и цветных металлов — платины, золота, серебра, меди.

По данным Института промышленности по переработке лома (США), в 1 тонне электронного лома персональных компьютеров золота больше, чем в 17 тоннах золотоносной руды.

Таким образом, переработка ЭО не только важный этап общей структуры управления отходами, но и представляет безусловный интерес как материальный и ресурсный потенциал.

По данным открытых источников, стоимость сырья, потерянного на свалках бытового мусора в 2019 году (в млн. долларов США), составляет:

• Fe (железо) – 24645;
• Cu (медь) – 10960;
• Au (золото) – 9481;
• Al (алюминий) – 6062;
• Co (кобальт) – 1036;
• Ag (серебро) – 579;
• Bi (висмут) – 1,3;
• Ge (германий) – 0,4.

Парадигма циркулярной экономики считает ЭО настоящим «золотым рудником», важным источником вторичного сырья, особенно в условиях проблем первичной добычи и колебаний рыночных цен. Рециркуляция электронного лома может смягчить спрос на материалы для производства.

Эксперты установили, что при переработке 1 млн смартфонов будут извлечены 15,8 тонн меди и 34 кг золота. Данный факт должен стимулировать операторов вторичной переработки к развитию новых бизнес-моделей.

Пример успешного сценария утилизации ЭО – ювелирный бренд BaYou With Love, запустивший в 2019 году, в партнерстве с компанией Dell (всемирно известным производителем ИТ-оборудования) линейку украшений из извлеченной латуни.

По официальной информации Dell, для производства компьютерной техники компания использует более 3 тонн золота в год, в том числе, «добытого» из электронного лома.

Агентство по охране окружающей среды США (EPA) заявило, что утилизация 1 млн ноутбуков позволит сэкономить объем энергии, эквивалентный электричеству, ежегодно потребляемому почти 4 тысячами американских семей.

Как происходит переработка и утилизация оборудования?

Основной документ, детально регламентирующий обращение с электронным мусором в России – ГОСТ Р 55102-2012.

Справочник наилучших российских доступных технологий ИТС 15-2016 предусматривает 2 технологии утилизации и обезвреживания ОЭЭО:

• разборка с извлечением компонентов с ресурсной ценностью и передача организациям на вторичную переработку;
• измельчение неразобранных устройств с дальнейшей сортировкой лома и получением полиметаллического концентрата.

Если ЭО больше не может использоваться повторно, то применяется иной способ утилизации, при котором сжигание – самый непредпочтительный метод.

Несмотря на то, что утилизация высокотехнологичного лома входит в число обязательств, принятых Россией при участии в Монреальском протоколе по охране озонового слоя, вступившем в силу в 1989 году, комплексной системы сбора и утилизации ЭО в масштабе РФ пока не существует.

При этом на рынок России поступает более 70 млн единиц электронных устройств. Сбором, обработкой и утилизацией устаревших и негодных устройств занимается лишь несколько десятков частных компаний из разных регионов страны.

Гаджеты, подлежащие ремонту, отправляются в починку и продажу, непригодные – в переработку, чаще всего утилизация заключается в извлечении фрагментов с драгметаллами – сырьем аффинажных производств.

Аффинаж – металлургический процесс очищения благородных металлов от примесей. Полученное ценное сырье используется в ювелирной промышленности, производстве банковских слитков, для пополнения госзапасов.

Перечень компаний и центров

Сбор, перевозку и разборку электронного мусора в России проводят:

• производители электронных устройств;
• заводы по переработке ЭО;
• спецпункты сбора и хранения ЭО;
• пункты сбора вторсырья.

Задача перечисленных компаний – создать для ЭО условия, сохраняющие неизменность их свойств.

Центров по утилизации, этично перерабатывающих «железо», в масштабах страны пока немного. Представленные ниже операторы работают по всей стране, многие имеют филиалы в других городах. Сфера деятельности – сбор, транспортирование, обработка и утилизация ЭО.

Экополис – современный гигант переработки электронного лома

В Москве функционирует уникальный комплекс предприятий полного цикла по утилизации отжившей свой век электроники и оргтехники – корпорация «Экополис». Компания является резидентом столичной экономической зоны «Технополис».

В состав корпорации входит 3 завода по переработке электронных отходов:

• Аурус – печатные платы;
• Экотехпром – электрическое/электронное оборудование;
• Экопласт – смешанные пластики корпусов электроники.

Мощности Экополиса готовы переработать около 130 тыс. т электронного лома – практически весь объем ЭО, образующихся в столице. Представители корпорации заявляют о возможности возврата в экономику до 95% отходов из поступивших на утилизацию. При этом гарантируют чистоту среды благодаря эффективной системе газоочистки и замкнутому циклу водоснабжения.

Из пластиковых элементов корпусов электронных устройств на заводе «Экопласт» (мощность до 25 тыс. т в год) делают вторичные гранулы, которые используются для выпуска новой техники, в автомобильной промышленности, в производстве строительных материалов.

Компания иногда устраивает акции сбору у населения и организаций крупной и мелкой бытовой техники, старых гаджетов безвозмездно, в рамках чистоты планеты. Вся техника отправляется на экологическую переработку.

Новый проект Росатома – извлечение драгметаллов

ВНИИХТ, входящий в дивизион Росатома, осваивает производство концентрата из лома печатных плат с радиодеталями, содержащих золото, серебро, никель, медь по инновационной безотходной технологии.

Способ включает несколько этапов:

• обработка плат метансульфоновой кислотой для растворения оловянного припоя и отсоединение радиодеталей;
• коагуляция полученной суспензии;
• декантирование и фильтрация до получения метаоловянной кислоты;
• осаждение серной кислотой из фильтрата сульфата свинца;
• выделение металлов.

Поставщиками сырья будут предприятия атомной отрасли, которые будут передавать списанное оборудование, и любые юрлица, желающие избавиться от электронного лома.

Алгоритм действий

Серьезные компании, занимающиеся переработкой электронного лома, предлагают полный спектр услуг по данному вопросу, от консультации и аудита устаревшей техники до рациональной утилизации с предоставлением полного пакета экологической и бухгалтерской документации:

1. Консультация.
2. Инвентаризация оборудования клиента. Цель – определение морально устаревших устройств.
3. Подготовка программы утилизации: составляется список деталей для замены, устанавливаются сроки.
4. Проводится демонтаж и вывоз списанного оборудования с учетом требований ФЗ № 89 «Об отходах производства и потребления», ФЗ № 41 «О драгоценных металлах», Инструкции Минфина РФ о порядке учета драгметаллов.
5. На участке утилизации ЭО взвешиваются, ожидают переработки.
6. Проводится механическая разборка до базовых компонентов. При этом извлеченные носители конфиденциальной информации уничтожаются шредером. Иногда компании готовы предоставить видеоотчет об уничтожении электронных носителей или пригласить представителя клиента
7. Компоненты сортируются: черный металл, пластик, алюминий, аккумуляторы, платы.
8. Материалы передаются на предприятия для окончательной переработки, например, в качестве лома для производства стальных заготовок.
9. Клиент получает пакет подтверждающих документов, с которыми экологи подготовят отчетность, а бухгалтеры спишут оборудование с баланса.

Это пример грамотно выстроенного процесса утилизации электронных отходов.

Ситуация в России

Сейчас в России доля извлекаемых из электронного лома вторичных ресурсов невелика, большое количество ценного материала направляется на захоронение.

И это главная проблема – утилизация электронного лома вместе с другими отходами.

Телефоны, батарейки, ртутные лампы попадают в один контейнер с бытовыми отходами, вместе с ними отправляются на захоронение или в мусоросжигательные печи.

Результат – отравляется природа, допускаются экономические потери.

Частично решить проблему способны производители гаджетов. Чтобы устаревшая техника не выбрасывалась с бытовым мусором, компании могут принимать неактуальные устройства по трейд-ин, давать скидки на покупку новых.

Крупные сети по продажам техники периодически проводят акции по замене старых устройств на новые, собирая значительные объемы ЭО. Производители таких товаров в подобных акциях не участвуют, компаниям это невыгодно. Выпуская новинки, они не ориентированы на использование сырья из высокотехнологичного мусора, не предусматривают удобный демонтаж изделия.

Зарубежный опыт обращения с ЭО

В регулировании сферы ЭО России следует учитывать зарубежную практику Японии, стран Евросоюза. Согласно мировому опыту, рациональная утилизация ЭО и их компонентов состоит из 3 этапов:

• предварительная разборка, сортировка;
• глубокая переработка – с извлечением полезных фракций;
• термическое уничтожение сгораемых фракций – с получением энергии.

Первым государством, которое на законодательном уровне полностью регулирует сферу ЭО, стала Япония. «Жизнь» электроники под контролем от выпуска до переработки.

Местные власти изымают у населения нерабочую технику, отправляют на перерабатывающие заводы, как правило, за счет производителей.

В странах Евросоюза внедрена директива по жесткому контролю утилизации технологичного мусора в отношении производителей и дилеров электроники, производители планируют объем будущих отходов своей техники, способы возврата неисправных приборов в оборот, методы рециклинга.

Сейчас исследуются варианты по раздельному (а не в сплаве) извлечению из мобильников и планшетов ценных элементов – графита и лития.

В Германии электронный лом собирается отдельно, как и другие отходы. К примеру, отработавшие ресурс батарейки сдают в магазины, складывая в специальные коробки. В соседней Франции в отношении отслужившей техники уже более 20 лет действует система сбора и утилизации. Расходы на ее осуществление производители закладывают в цену устройств.

В итальянских городах крупная техника с электронной начинкой бесплатно вывозится муниципальными службами, старые гаджеты и оргтехника сдаются в многочисленные пункты приема.

В европейских странах процветают и нелегальные схемы обращения с ЭО. Цифровой хлам исчезает с официальных путей переработки, появляясь на черном рынке стран третьего мира, где работают тысячи людей. Масштаб нелегального оборота уже сравнивают с наркобизнесом.

Государства самых больших свалок мусора с электронной начинкой — это Китай, Индия, Пакистан, Нигерия, Гана.

Проблемы, связанные с утилизацией

В России пока не внедрены аналоги европейских директив WEEE и RoHS, ограничивающих использование потенциально опасных элементов ЭО.

По законодательству РФ, при обращении с отходами утилизация является приоритетной. Электронный мусор – не исключение.

Главная экологическая проблема переработки ЭО – токсичные вещества в их составе. Некоторые дисплеи содержат люминесцентные лампы с ртутью.

Опасность холодильного оборудования заключается в хладагентах – разрушителях озонового слоя. Поэтому демонтаж проводится с особой осторожностью.

Меры безопасности

Согласно Директиве 2008/98/ЕС об отходах электрического и электронного оборудования (WEEE) и международным обязательствам России, утилизация ЭО проводится на основе иерархической последовательности:

1. Удаление взрыво- и пожароопасных элементов.
2. Слив ГСМ и специальных жидкостей.
3. Извлечение химических источников тока, топливных элементов, аккумуляторных батарей.
4. Нейтрализация систем самоликвидации устройства.
5. Извлечение деталей с опасными веществами в составе.
6. Химическое обезвреживание топлива.
7. Сброс давления из емкостей.

Разборка

Разборка проводится так, чтобы сохранилась возможность повторного использования ЭО для первоначальных задач или для иных целей после соответствующей обработки. Разборку ЭО чаще проводят в порядке, обратном сборке.

Отдельные элементы электронных отходов собираются раздельно.

Например, конденсаторы с полихлорированными бифенилами или электролитом, платы мобильных телефонов, картриджи, электронно-лучевые трубки (ЭЛТ), элементы с асбестом или огнеупорным керамическим слоем, ЖК-экраны.

При этом с ЭЛТ предварительно удаляется флуоресцентное покрытие. Жидкокристаллические экраны хранятся отдельно от других отходов.

Подобному обращению подлежат материалы из оборудования, содержащего газы, губительные для озонового слоя, контуры холодильников.

Обращение с пластиком корпусов

В электронных устройствах используются не менее 16 видов полимеров. Различные типы пластиков, извлекаемые при разборке ОЭЭО, перерабатываются раздельно.

В смешанной массе пластиков обнаруживаются: ртуть, олово, бром, ванадий, кадмий, мышьяк, кобальт, марганец, медь, никель, свинец и другие вещества.

Полимеры с бромсодержащими замедлителями горения (БЗГ) рециклингу не подлежат. При разборке их отделяют, хранят отдельно в упаковке с соответствующей маркировкой. Подобную участь ожидают и компоненты с минеральным волокном. Детали, содержащие асбест, не подлежат утилизации.

ЭЛТ

Неосторожная разборка оборудования с ЭЛТ (телевизоров, мониторов, осциллографов) чревата взрывообразным разрушением их стеклянных стенок при разгерметизации. Работы должны проводиться в боксе, защищающем оператора.

Разрушители озона

Озоноразрушающие вещества извлекаются так, чтобы не допустить выбросов в атмосферу.

Должен соблюдаться определенный порядок разборки ЭО:

1. Освобождение от хладагента.
2. Отделение компрессора, змеевика, проводов, и т.п.
3. Измельчение элементов компрессора.
4. Откачка и очистка азота.
5. Сортировка продуктов измельчения.

Опасный асбест

Пыль и волокна асбеста – отходы 1 класса опасности, опасные для здоровья, требующие соответствующих мер безопасности. Асбестсодержащие компоненты в основном извлекаются из тостеров, утюгов, обогревателей старого образца.

Интересное видео по теме

В этом видео речь идет о работе одного из предприятий по переработке и утилизации электронных отходов:

А в этом видео показана утилизация электронного лома в пиролизной установке:

Заключение

Чтобы стать причастным к решению проблемы с накоплением гор электронного мусора, каждый способен на первый шаг. Чтобы оптимизировать эко-профиль компании, максимально «переезжайте» в облака – развивайте бизнес, не владея инфраструктурой.

Инвестируйте в качественные образцы с максимальным запасом производительности. А когда придет время расстаться с техникой, убедитесь, что передаете ее в надежные руки для цивилизованной переработки.