CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về chất thải điện tử 1. Khái niệm chất thải điện tử Theo OECD (tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế), tất cả các thiết bị sử dụng năng lượng điện để vận hành khi đã hết khả năng sử dụng đều được coi là chất thải điện tử bao gồm: đồ điện gia dụng, thiết bị điện dân dụng và thiết bị viễn thông [2].
Trong sắc lệnh của EU năm 2002 [6], Chất thải thiết bị điện - điện tử bao gồm tất cả thành phần, chi tiết là một phần của thiết bị điện, điện tử hay toàn bộ thiết bị điện, điện tử tại thời điểm bị thải bỏ. Chất thải điện tử cũng được Ủy ban Basel định nghĩa là các đồ điệ4n gia dụng lớn như tủ lạnh, máy điều hòa, điện thoại di động, thiết bị thu phát âm thanh đến các thiết bị điện tử như máy tính bàn, máy tính cầm tay và chúng bị thải bỏ [4]. Chất thải điện tử bao gồm toàn bộ các thiết bị, dụng cụ, máy móc điện, điện tử cũ, hỏng, lỗi thời không được sử dụng nữa cũng như các phế liệu, phế phẩm thải ra trong quá trình sản xuất, lắp ráp và tiêu thụ. Trong những năm gần đây, vấn đề chất thải điện tử đang trở thành mối hiểm họa mà nhiều nước phải đối đầu, nhất là các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam.
Chất thải điện tử chứa hơn 1000 các hợp chất khác nhau, trong số đó có nhiều chất độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe và gây ô nhiễm nghiêm trọng khi bị vứt bỏ [5]. Trong việc đánh giá khả năng tái chế chất thải thiết bị điện, điện tử gia dụng người ta xem xét nó gồm 6 nhóm: kim loại đen, kim loại màu, thủy tinh, plastic, cấu kiện điện tử và nhóm khác. Một số thành phần đặc trưng trong chất thải nguy hại: kim loại nặng (Pb, Sb, Cd, Be, Hg, Cu, Ni…), tinh thể lỏng, Freon, PVC và Polychlorinated biphenyls (PCBs) [12] được mô tả tại bảng 1. Tác động đến môi trường và sức khỏe con người của chất thải điện tử Khi phân rã thiết bị điện, điện tử gia dụng thải chúng ta sẽ gặp nhiều cấu kiện như kim khí, motor, bộ cách nhiệt, CRT, LCD, dây điện, bộ biến áp, tụ điện, pin, plastic, thủy tinh, gỗ, bản mạch in (PCB), gốm sứ, cao su….
Trong việc đánh giá khả năng tái chế chất thải thiết bị điện, điện tử gia dụng người ta xem xét nó gồm 6 nhóm: kim loại đen, kim loại màu, thủy tinh, plastic, cấu kiện điện tử và nhóm khác. Trong đó, kim loại đen chiếm 50% tiếp theo là plastic chiếm 21%, kim loại màu chiếm 13% và còn lại là các nhóm khác. Ở đây, kim loại màu phải kể đến gồm đồng, 12 do an nhôm, bạc, vàng, platinum, palladium, chì, thủy ngân, asenic, cadmium, selenium và chromium (VI)… [5] Thực tế trong chất thải thiết bị điện, điện tử gia dụng có thể gồm hơn 1000 chất khác nhau vàc các chất này được chia thành 2 nhóm nguy hại và không nguy hại. Nhóm nguy hại này khi phát tán trong môi trường sẽ gây ra những tác động nghiêm trọng đến sức khỏe và các hệ sinh thái.1: Các chất nguy hại có thể có trong các thành phần của chất thải thiết bị điện, điện tử gia dụng Chất Phạm vi sử dụng Tác động đến môi trường và sức khỏe Hợp chất Halogen PCB Ngưng tụ biến áp Gây ung thư gây ảnh hưởng đến hệ miễn dịch, hệ thần kinh, hệ nội tiết, chức năng sinh sản….
TBBA Sử dụng rất rộng rãi chất Có thể gây tổn thương lâu dài đến sức khỏe PBB chống cháy, cách nhiệt Tạo thành chất độc khi đốt CFC Chất tải lạnh Khi cháy phát xạ nhiều độc chất PVC Dây cáp cách nhiệt Dây cáp cách nhiệt ở nhiệt độ cao gấy ra nhiều chất độc hại Kim Loại As Có lượng nhỏ trong LED Chất rất độc, gây ảnh hưởng sức khỏe lâu dài Ba CRT Sinh ra khí nổ H2 khi ẩm ướt Be Bộ chỉnh lưu Gây hại khi hít vào Cd Sạc Pin Nicd, CRT, mực in, Chất rất độc, gây ảnh hưởng sức khỏe lâu dài máy in, máy photocopy Cr VI Băng dữ liệu, đĩa mềm Chất rất độc, gây ảnh hưởng sức khỏe lâu dài Pb CRT, Pin Gây độc hại đến hệ thần kinh, hệ tuần hoàn, thận, ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Li Pin Li Sinh ra khí nổ H2 khi ẩm ướt Hg Đèn huỳnh quang Chất rất độc, gây tổn thương lâu dài. (UNEP, 2007) Sản xuất cơ bản kim loại gây ra những tác động môi trường nghiêm trọng, đặc biệt là khai thác các kim loại quý từ quặng do hàm lượng của chúng rất thấp. Một lượng đáng kể đất được sử dụng cho khai khoáng, nước thải và SO2 được tạo ra, năng lượng tiêu thụ và lượng CO2 phát thải rất lớn [19].
13 do an Bảng 1. Các kim loại quan trọng trong các thiết bị điện, điện tử và lượng CO2 thải ra trong quá trình khai thác kim loại từ quặng Sản lượng Nhu cầu Phát Lượng Chiếm Kim từ khai kim loại sản thải CO2 CO2 phát Các ứng dụng tỷ lệ loại thác mỏ xuất TBĐT từ khai thải (triệu chính (%) (tấn/năm) (tấn/năm) thác mỏ tấn). Các phần tiếp xúc, Ag 20.000 30 144 0,86 chuyển mạch, mối hàn Dây liên kết, thiết Au 2.500 300 12 16,991 5,10 bị kết nối, mạch tích hợp Tụ nhiều lớp, thiết Pd 230 33 14 9,380 0,3 bị kết nối Đĩa cứng, cặp nhiệt Pt 210 13 6 13,954 0,18 điện, pin nhiên liệu Đĩa cứng, màn Ru 32 27 84 13,954 0,08 hình plasma Cáp, dây, thiết bị Cu 15.000 30 3,4 15,3 kết nối Sn 275.000 33 16,1 1,45 Mối hàn Chất chống cháy, Sb 130.000 50 - - thủy tinh CRT Co 58.000 19 7,6 0,08 Pin có thể sạc lại Mối hàn, tụ điện, Bi 5. 14 do an Quang điện tử, Se 1.400 240 17 - - máy photocoppy, pin mặt trời.
Kính plasma, bán dẫn, mối hàn khai In 480 380 682 142 0,05 thác kim loại từ quặng (Oktoberdruck AG, 2009) Hiện trạng phát thải và thu gom chất thải điện tử trên thế giới Từ 2014 – 2019, tổng lượng chất thải điện tử trên thế giới mỗi năm dao động trong khoảng 40 – 50 triệu tấn và mức phát thải bình quân dân số 6,5 – 7 kg/người. Trong 10 năm tiếp theo, chất thải điện tử có xu hướng gia tăng không ngừng (hình 1. Năm 2019, khu vực Châu Á có tổng lượng phát thải cao nhất 24,9 triệu tấn nhưng Châu Âu và Châu Đại Dương lại có hệ số phát thải cao nhất tương đương 16,2 và 16,1 kg/người [3].1: Thống kê và dự báo lượng chất thải điện tử trên thế giới và mức phát thải bình quân đầu người hằng năm trong khoảng từ 2014 - 2030 Trong khu vực Châu Á, Hàn Quốc, Nhật Bản là hai quốc gia đứng đầu với hệ số phát thải tương ứng là 15,8 và 20,4 kg/người (2019). Việt Nam là một trong 3 nước có hệ số phát thải thấp nhất với 1,34 kg/người [1].
Tuy nhiên, tốc độ gia tăng đạt gấp đôi tính tới thời điểm (2,7 kg/người) [3]. Điều này phản ánh mức độ tiêu dùng thiết bị công nghệ ở các nước phát triển cao hơn phần còn lại của thế giới. 15 do an Năng lực thu gom và tái chế phản ánh qua chỉ số thu hồi. Châu Âu có chỉ số thu hồi chất thải điện tử cao nhất với 43% và vượt xa các khu vực còn lại gồm Châu Á (12%), Châu Mỹ và Châu Đại Dương (9%), Châu Phi (1%) [2].
Chính sự chênh lệch khá lớn giữa các khu vực về lượng thu hồi và nhu cầu sử dụng nguyên liệu tái chế đã tạo ra động lực của dòng vật chất trên thế giới (hình 1. Một số quốc gia nhập khẩu bao gồm: Mexico, Brazil, Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Việt Nam và một số nước Châu Phi với 2 lý do chính. Thứ nhất, nhu cầu nguyên liệu từ nguồn tái chế phục vụ cho hoạt động sản xuất công nghiệp. Thứ hai là nhu cầu sử dụng thiết bị cũ do đời sống kinh tế xã hội còn chưa cao.
Thực tế cho thấy rằng có tồn tại sự vận chuyển và buôn bán chất thải điện tử trái phép, sai mục đích và chủng loại [13]. Khu vực Đông Nam Á, Châu Phi và Nam Mỹ là những nơi được lựa chọn là điểm nhập khẩu trái phép [13]. Theo kết quả thống kê từ hệ thống định vị vệ tinh, 34% tàu vận chuyển chất thải điện tử trên biển xuất phát từ Mỹ hoặc Châu Âu, và điểm đến của chúng là Châu Á (93%), chỉ 7% đến Mexico/Canada [8].2: Bản đồ xuất khẩu chất thải điện tử trên thế giới Tái chế chất chải điện tử mang lại nhiều lợi ích trên 3 khía cạnh: kinh tế, môi trường và sức khỏe. Từ 2005 – 2014, nhu cầu của thế giới về các kim loại sử dụng trong sản xuất thiết bị điện tử gia tăng [7].
Giá kinh tế của một số kim loại quý được thu hồi từ chất thải điện tử (bảng 1. Dựa trên tỷ lệ thu hồi chất thải điện tử toàn thế giới (17,4% - 53,6 Mt), lượng CO2 tương đương được giảm từ hoạt động tái chế là 15 Mt (2019) [3]. Ngoài ra, khi chất thải điện tử được quản lý chặt chẽ sẽ hạn chế được các tác động xấu từ sự lan truyền chất ô nhiễm cùng nước rỉ rác, phát tán theo khí thải sau đốt, bụi từ quá trình tháo, khí mang kim loại từ quá trình nấu chảy [16] 16 do an Bảng 1.3: Giá trị kinh tế từ thu hồi kim loại trong chất thải điện tử Kim loại Lượng thu hồi (kt) Giá trị (triệu USD) Fe 16283 3582 Cu 2164 9524 Al 2472 3585 Ag 1,6 884 Au 0,5 18840 Pd 0,2 3369 1. Hệ thống quản lý chất thải điện tử Chất thải điện tử chứa nhiều thành phần độc hại và chịu sự quản lý chặt chẽ theo hệ thống pháp luật, tiêu chuẩn và các quy định đối với chất thải nguy hại.
Khung quản lý gồm 2 cấp độ: quốc tế và quốc gia hướng đến đảm bảo về các vấn đề liên quan đến chất thải điện tử tại mỗi quốc gia. Ở phạm vi quốc tế, công ước Basel, công Rotterdam, công ước Stockholm, nghị định thư Montreal, chiến lược quản lý hóa chất quốc tế (SAICM), quy định từ các tổ chức và các tiêu chuẩn quốc tế. Ở phạm vi quốc gia, hệ thống pháp luật sẽ có giá trị trong lãnh thổ quốc gia đó và chịu trách nhiệm điều chỉnh các hoạt động phát sinh liên quan đến chất thải điện tử bao gồm: luật và văn bản dưới luật, các tiêu chuẩn [9].