MỞ ĐẦU Ngành điện tử ngày một phát triển, rác thải từ ngành này phát sinh ngày một nhiều làm tăng nguy cơ ô nhiễm và độc hại tới môi trường. Tuy nhiên việc xử lý rác thải điện tử đòi hỏi công nghệ phức tạp và chi phí khá tốn kém. Ngay ở các quốc gia phát triển, chỉ một phần nhỏ rác thải điện tử được xử lý, còn lại sẽ được thu gom và xuất sang các nước khác. Ở Việt Nam, vấn đề rác thải điện tử hầu như chưa được quan tâm trong khi nguy cơ từ loại rác thải này sẽ tăng nhanh trong thời gian tới.
Hiện nay, việc thu gom, phân loại, xử lý hay tái chế rác thải điện tử ở nước ta chủ yếu là diễn ra một cách tự phát, vì lợi ích kinh tế là chính. Các làng nghề tái chế rác thải điện tử ở nước ta đã có dấu hiệu về sự ô nhiễm đối với nguồn đất, nước như khu vực Minh Khai - Văn Lâm - Hưng Yên hay khu Triều Khúc - Thanh Trì - Hà Nội. Trong khi đó, chúng ta lại chưa có đầy đủ cơ sở pháp lý, vốn và các điều kiện cần thiết cho xử lý và tái chế rác thải điện tử. Trước tình trạng đó, nếu chúng ta không chủ động tìm ra các biện pháp xử lý, tái chế rác thải điện tử phù hợp cho các làng nghề thì trong tương lai không xa, rác thải điện tử sẽ thực sự trở thành một mối lo ngại lớn đối với nước ta.
Rác thải điện tử gồm 3 thành phần chính: kim loại, nhựa và thủy tinh. Trong đó lượng nhựa thải ra tương đối nhiều chiếm khoảng 30% chỉ sau kim loại (40%). Công nghệ xử lý bằng cách đốt, chôn lấp sẽ làm ô nhiễm, thoái hóa đất, phát sinh các khí độc gây ảnh hưởng lớn đến con người và môi trường xung Luận văn thạc sĩ 1 Nguyễn Thị Thu Ninh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học (dioxin). Vì vậy cần có phương pháp xử lý tái chế hiệu quả và phù hợp với điều kiện thực tế Việt Nam.
Cũng chính vì những lý do trên mà trong luận văn này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu điều kiện tái chế plastic từ thiết bị điện tử thải bỏ phù hợp với điều kiện Việt Nam. Mục đích của luận văn này là giảm thiểu ô nhiễm môi trường đồng thời có thể ứng dụng để sản xuất các sản phẩm khác nhau tùy mục đích sử dụng. Ngoài ra cũng có thể đem áp dụng cho các làng nghề tái chế nhựa ở Việt Nam, vừa đạt hiệu quả kinh tế cao lại vừa đảm bảo không gây ô nhiễm. Luận văn thạc sĩ 2 Nguyễn Thị Thu Ninh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học PHẦN I: TỔNG QUAN 1.
Thực trạng quản lý và xử lý nhựa thải từ thiết bị điện tử 1. Tình hình quản lý chất thải điện tử trên thế giới Khoa học kỹ thuật phát triển đã kéo theo sự ra đời hàng loạt các thiết bị điện tử. Tuy nhiên, do các thiết bị điện tử lạc hậu quá nhanh và nhu cầu sử dụng chúng ngày càng nhiều mà chi phí tái chế loại rác này lại quá cao. Do đó hàng năm, có một khối lượng rác khổng lồ từ 20-50 triệu tấn rác điện tử được thải ra trên toàn thế giới, đe dọa nghiêm trọng đến vấn đề môi trường của con người.
Các nước phát triển là những nước thải rác điện tử nhiều nhất. Riêng tại Mỹ hàng năm có đến 14-20 triệu máy tính cá nhân bị phế bỏ. Theo tổ chức bảo vệ môi trường Mỹ, trong năm 2005, người tiêu dùng Mỹ đã thải ra gần 2 triệu tấn rác điện tử. Tại nước Anh mỗi năm có khoảng 1,5 triệu chiếc máy tính bị thải ra bãi rác tương đương 125.000 tấn thiết bị tin học.
Canada năm 2005 thải ra 67.000 tấn máy tính, máy in, điện thoại di động là những thứ rác điện tử chứa nhiều hóa chất độc. Tại Liên minh châu Âu (EU), khối lượng rác điện tử dự kiến sẽ tăng 3 – 5% mỗi năm. Tại các nước đang phát triển lượng rác điện tử tăng gấp 3 lần vào năm 2011 [14, 16]. Còn số điện thoại di động thì sẽ vượt ngưỡng 2 tỷ chiếc vào năm 2012 trên thế giới, trong khi tuổi đời sử dụng của chúng chỉ khoảng 2 năm, như thế có thể thấy lượng rác thải sắp tới sẽ rất đáng kể.
Các quốc gia có ngành công nghiệp điện tử phát triển nhất thế giới như EU, Mỹ, Nhật, Hàn Quốc, Australia là các quốc gia thải nhiều rác điện tử nhất. Tại các nước châu Âu hàng năm thải ra một lượng nhựa phế thải khổng lồ. Đức thải ra khoảng 127.000 tấn /năm, nhựa phế thải được tạo ra từ lĩnh vực điện Luận văn thạc sĩ 3 Nguyễn Thị Thu Ninh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học và điện tử, tiếp theo là Pháp và Anh, thải ra khoảng 98.000 tấn/năm, tương ứng. Thụy Điển thải ra khoảng 13.
Belg/Luxemb 25 x 1000 tấn Denmark 12 France 98 Germany 127 Greece 4 Ireland 2 Italy 75 1 Netherlands 29 Portugal 6 Spain 52 UK 93 Austria 15 Finland 9 Norway 3 0 50 100 150 Sweden 13 Switzerland 14 Hình 1. Lượng nhựa thải ra từ các thiết bị điện, điện tử ở các nước châu Âu Nhưng thay vì tái chế tại chỗ, các nước này lại chọn cách nhanh gọn hơn: xuất khẩu ra nước ngoài. Phần lớn loại rác thải điện tử được xuất khẩu sang những quốc gia đang phát triển dưới dạng đồ cũ để bán lại hoặc tái chế. Theo Greenpeace, từ 50% – 80% rác thải điện tử ở Mỹ được xuất khẩu sang Trung Quốc, Ấn Độ và các quốc gia đang phát triển khác, trong đó có Việt Nam.
Vì lợi ích kinh tế, không ít quốc gia đang phát triển đã tiếp nhận và xử lý loại rác thải này. Nhưng đi kèm với nó là hàng nghìn tấn phế liệu ẩn chứa rất nhiều độc hại. Theo số liệu thống kê, hiện châu Á đã trở thành núi rác khổng lồ của thế giới phát triển [1, 14, 16]. Luận văn thạc sĩ 4 Nguyễn Thị Thu Ninh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học Chương trình môi trường Liên hợp quốc UNEP nhận định vấn đề then chốt hiện nay là phải tạo ra một khuôn khổ toàn cầu về xử lý rác thải độc hại, kể cả việc quản lý, theo dõi hoạt động vận chuyển rác thải để biết được nguồn gốc và điểm đến của nguồn rác độc hại.
Các tổ chức, các nhà khoa học đang nghiên cứu và tìm ra kinh nghiệm xử lí các loại rác thải như máy tính, điện thoại, acquy, xe hơi, tàu thủy, các linh kiện điện tử khác…[1]. Những giải pháp giúp giải quyết tận gốc vấn đề rác thải điện tử là gắn trách nhiệm với nhà sản xuất việc làm này sẽ mang lại hai lợi ích. Thứ nhất, các nhà sản xuất sẽ đưa chi phí quản lý rác thải vào giá thành sản phẩm, sẽ thúc đẩy họ thay đổi thiết kế sản phẩm theo hướng thân thiện với môi trường hơn và kéo dài vòng đời của sản phẩm. Thứ hai, các nhà sản xuất sẽ buộc phải thiết kế các sản phẩm “sạch” hơn bằng cách loại bớt các chất nguy hiểm, thay thế các chất gây hại bằng cách sử dụng các vật liệu thay thế an toàn hơn.
Đặc tính của nhựa trong thiết bị điện tử Nhựa trong các thiết bị điện và điện tử chiếm một tỷ lệ cao, ví dụ trong nhiều loại điện thoại, ti vi và máy tính cá nhân. Tuy nhiên, cũng có nhiều thành phần nhựa, nhựa có thể nằm bên trong thiết bị, là cơ sở để kết nối các linh kiện. Tính chất cách điện của nhựa và độ bền kéo, độ bền va đập, độ bền uốn cao làm cho nhựa trở thành vật liệu quan trọng sử dụng trong lĩnh vực điện tử. Ở Tây Âu, lượng nhựa dùng cho ngành công nghiệp điện và điện tử là 2,78 triệu tấn trong năm 2002 (Hiệp hội các nhà sản xuất nhựa ở châu Âu, năm 2003).
Số lượng nhựa phế thải của ngành công nghiệp điện và điện tử ước tính tăng lên khoảng 1,13 triệu tấn vào năm 2005 ở Tây Âu (Hiệp hội Các nhà sản xuất nhựa ở châu Âu, năm 2000). Hai loại nhựa chính được sử dụng trong ngành điện tử là nhựa nhiệt rắn và nhựa nhiệt dẻo [11]. Luận văn thạc sĩ 5 Nguyễn Thị Thu Ninh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học Nhựa trong các thiết bị điện tử được phân thành hai loại là: nhựa nhiệt dẻo và nhựa nhiệt rắn [2]. - Nhựa nhiệt dẻo: có phạm vi ứng dụng rộng lớn hơn, chúng có thể nấu chảy lại được và tạo ra được sản phẩm mới.
Tính chất đó đã làm cho nhựa nhiệt dẻo có nhiều khả năng tái chế hơn nhựa nhiệt rắn. - Nhựa nhiệt rắn: thường được cắt vụn ra thành những miếng nhỏ khi tái chế, bởi vì các nhựa loại này không thể bị đun nóng chảy lại được. Nhựa nhiệt rắn được sử dụng làm các bảng mạch điện, các bộ phận vận hành điện,. Trong chất thải điện tử các thành phần nhựa chiếm tỷ lệ lớn thứ hai về khối lượng (sau kim loại) và có khả năng tái chế thu hồi nguyên liệu cao.
Tuy nhiên, nhựa từ chất thải điện tử là loại nhựa kỹ thuật có nhiều đặc điểm và tính chất khác biệt như khả năng chịu va đập, mài mòn, chống cháy, độ dẫn điện thấp… Để xử lý tái chế cần phải có kỹ thuật xử lý đặc biệt. Những loại nhựa được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp điện tử được đưa ra trong hình 1. HIPS 56% ABS 20% PPE 13% Nhựa khác 11% Hình 1. Các loại nhựa được sử dụng trong các sản phẩm điện tử Luận văn thạc sĩ 6 Nguyễn Thị Thu Ninh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trường ĐH Khoa học Tự nhiên Khoa Hóa học Qua biểu đồ trên ta thấy những loại nhựa được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp điện tử là: HIPS (56%), ABS (20%), PPE (11%).
Do đó tiềm năng tái chế các nhựa này là rất lớn. Các loại nhựa này có trong vỏ tivi và màn hình máy tính…[11, 19]. Các vỏ tivi và màn hình máy tính thường được chế tạo từ nhựa tổng hợp (cũng có thể một phần bằng kim loại, gỗ như trong các loại máy thế hệ cũ). Cho đến nay chưa có dữ liệu thống nhất về thành phần hoá học của vỏ nhựa tổng hợp.
Tuy nhiên, có thể dự đoán các loại nhựa chủ yếu là ABS, ABS/PC, PVC, Noryl và HIPS.