بررسی روش‌های مدیریت و بازیافت زباله‌های روبه رشد الکترونیکی با تاکید بر فرآیندهای سازگار با محیط زیست

روش‌های هوشمند در صنعت برق

مقاله 5، دوره 11، شماره 41، اردیبهشت 1399، صفحه 61-71   

نوع مقاله: مقاله مروری

نویسندگان

سامان مدنیان¹؛ سید محمد علی زنجانی^{* 2}

¹دانشکده مهندسی برق- واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

²مرکز تحقیقات ریز شبکه های هوشمند- واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

چکیده

زباله­ های الکترونیکی (E-waste) شامل دستگاه­ های الکتریکی یا الکترونیکی منسوخ شده هستند. بازیافت زباله­ های الکترونیکی از نظر حفاظت از منابع و محیط زیست یک موضوع مهم است. در حال حاضر، سالانه نزدیک به 3/1 میلیارد تن زباله در سراسر جهان تولید می­شود که انتظار می­رود تا سال 2025 به 3/4 میلیارد تن در سال افزایش یابد. پیش­بینی شده­است که تولید زباله­ های الکتریکی از رایانه­های قدیمی 500درصد طی یک دهه افزایش یابد و در سال 2020 در مقایسه با سال 2007، تلفن­های همراه دور انداخته شده تقریباً 18 برابر بیشتر خواهد شد. شناخت و درک اجزای مختلف زباله­های الکترونیکی به بازیافت مؤثرشان کمک می­کند. تجهیزات الکترونیکی پیشرفته شامل تقریباً 60 عنصر مختلف شامل مواد با ارزش و خطرناک است. مهمترین اجزای ارزشمند زباله­های الکتریکی، مدارهای چاپی (PCBs) هستند که به ­غیر از فلزات باارزش، حاوی مواد خطرناک بسیاری می­باشند. برای جلوگیری از مسمومیت انسان و محیط زیست، تجزیه و تحلیل ویژگی­ها و ترکیبات مواد مختلف در زباله­های الکترونیکی و تعیین نحوه مدیریت مجدد آن­ها از طریق فرآیندهای زیست محیطی سالم، امری ضروری به حساب می­آید. در این مقاله، به طرح کلی مشکلات E-Wastelands شامل دسته ­بندی زباله ­های الکترونیکی، ترکیبات آن، مدیریت و فرآیندهای بازیافتی مختلف و سازگار با محیط زیست و توجه به استخراج فلزات با ارزش اشاره­ می­شود. با وجود تلاش­های بسیاری که برای توسعه فناوری بازیافت شده­ است؛ اما به دلیل پیچیدگی سامانه زباله ­های الکترونیکی، این فناوری همچنان دارای معایب بسیاری است. بنابراین در ادامه، درباره معایب هر فرآیند از نظر مشکلات فنی و درجه حفاظت از محیط زیست نیز بحث می­شود.

کلیدواژه‌ها

زباله‌های الکترونیکی؛ مدیریت زباله؛ آلودگی محیط زیست؛ زنجیره بلوک؛ پالس قدرت

مراجع

[1] C.P. Balde, V. Forti, V. Gray, R. Kuehr, P. Stegmann, "The global e-waste monitor-2017", Quantities, flows and resources", United Nations University, International Telecommunication Union and International Solid Waste Association, 2017. 

[2] R. Ganguly, "E-waste management in India- An overview", International Journal of Earth Sciences and Engineering, vol. 9, no. 2, pp. 574-588, 2016. 

[3] P. Pathak, R.R. Srivastava, "Assessment of legislation and practices for the sustainable management of waste electrical and electronic equipment in India", Renewable and Sustainable Energy Reviews vol. 78, pp. 220-232, Oct. 2017 (doi: 10.1016/j.rser.2017.04.062).

[4] P.I. Label, R. OHS compliance engineer, "Directive 2002/95/EC of the European parliament and of the council of 27 January 2003 on the restriction of the use of certain hazardous substances in electrical and electronic equipment", 2005 (doi: 10.1016/j.eiar.2005.04.001).

[5] E.C. Directive, "Directive 2012/19/EU of the European parliament and of the council of 4 July 2012 on waste electrical and electronic equipment, WEEE", Official Journal of the European Union, vol. 197, pp. 38-71, 2012.

[6] R. Widmer, H. Oswald-Krapf, D. Sinha-Khetriwal, M. Schnellmann, H. Böni, "Global perspectives on e-waste", Environmental Impact Assessment Review, vol. 25, no. 5, pp. 436-458, July 2005 (doi: 10.1016/j.eiar.2005.04.001).

[7] S. Pramila, M.H. Fulekar, P. Bhawana, "E-waste-A challenge for tomorrow", Research Journal of Recent Sciences, vol. 1, no. 3, pp.86-93, March 2012.

[8] Y.S. Yong, Y.A. Lim, I.M. Ilankoon, "An analysis of electronic waste management strategies and recycling operations in Malaysia: Challenges and future prospects", Journal of Cleaner Production, vol. 224, pp. 151-166, July 2019 (doi: 10.1016/j.jclepro.2019.03.205).

[9] P. Dias, A.M. Bernardes, N. Huda, "Waste electrical and electronic equipment (WEEE) management: An analysis on the Australian e-waste recycling scheme", Journal of cleaner production, vol. 197, pp. 750-764, 2018 (doi: 10.1016/j, jclepro, 2018.06.161).

[10] P. Chancerel, C.E. Meskers, C. Hagelüken, V.S. Rotter, "Assessment of precious metal flows during preprocessing of waste electrical and electronic equipment", Journal of Industrial Ecology , vol. 13, no. 5, pp. 791-810, 2009 (doi: 10.1111/j.1530-9290.2009.00171).

[11] Q.Liu, K.Q. Li, H. Zhao, G. Li, F.Y. Fan, "The global challenge of electronic waste manage­men­t", Environmental Science and Pollution Research, vol. 16, no. 3, pp. 248-249, 2009.

[12] J. Neira, L. Faveret, M. Fuji, R. Miller, S. Mahdavi, V.D. Blass, "End-of-life management of cell phones in the United States", Master's Thesis, University of California, Santa Barbara, Santa Barbara 2006 (doi :10. 1109/ISEE.2008.4562849).

[13] B.H. Robinson, "E-waste: an assessment of global production and environmental impacts", Science of the total environment, vol. 408, pp. 2183-191, 2009 (doi: 10.1016/j.scitotenv.2009.09.044).

[14] A. Kasassi, P. Rakimbei, A. Karagiannidis, A. Zabaniotou, K. Tsiouvaras, A. Nastis, K. Tzafeiropoulou, "Soil contamination by heavy metals: Measurements from a closed unlined landfill", Bio resource Technology, vol. 99, no. 18, pp. 8578-8584,  2008 (doi: 10.1016/j.biortech.2008.04.010).

[15] X. Bi, B.R. Simoneit, Z. Wang, X. Wang, G. Sheng, J. Fu, "The major components of particles emitted during recycling of waste printed circuit boards in a typical e-waste workshop of South China", Atmospheric Environment, vol. 44, no. 35, pp. 4440-4445, No. 2010 (doi: 10.1016/j.atmosenv.2010.07.040).

[16] J.V. Owens, C. Lambright, B. Kathy, B. Ryan, J.E. Gray, B.K. Gullett, V.S. Wilson, "Identification of estrogenic compounds emitted from the combustion of computer printed circuit boards in electronic waste", Environmental Science & Technology, vol. 41, no. 24, pp. 8506-8511, Nov. 2007.

[17] M. Masuduzzaman, S.K. Amit, Md Alauddin, "Utilization of E-waste in concrete and its environmental impact-A review", Proceeding of the IEEE/ICSCET, pp. 1-4, Mumbai, India, Jan. 2018 (doi :10.1109/ ICSCET.2018.8537301).

[18] V. Ari, "A review of technology of metal recovery from electronic waste", E-Waste in Transition—From Pollution to Resource, 2016 (doi: 10.5772/61569).

[19] J. Cui, E. Forssberg, "Mechanical recycling of waste electric and electronic equipment: A review", Journal of hazardous materials, vol. 99, no. 3, pp. 243-263, May 2003 (doi: 10.1016/S0304-3894(03)00061-X).

[20] J. Li, P. Shrivastava, Z. Gao, H.C. Zhang, "Printed circuit board recycling: a state-of-the-art survey”, IEEE Tarns. on Electronics Packaging Manufacturing, vol. 27, no. 1, pp. 33-42, Jan. 2004 (doi:  10.1109/TEPM. 2004.830501).

[21] N. Gupta, P. Bedi, "E-waste management using block-chain based smart contracts", Proceeding of the IEEE/ICACCI, pp. 915-921, Bangalore, India, Sept. 2018 (doi: 10.1109/ICACCI.2018.8554912).

[22] F. Zhang , C. Cao,  C. Li,  Y. Liu,  D. Huisingh, "A systematic review of recent developments in disaster waste management", Journal of Cleaner Production, vol. 235, pp. 822-840, Oct. 2019 (doi: 10.1016/j. jclepro.2019.06.229).

[23] R. Sarc, A. Curtis, L. Kandlbauer, K. Khodier, K.E. Lorber, R. Pomberger,"Digitalisation and intelligent robotics in value chain of circular economy oriented waste management–A review", Waste Manag­em­e­n­t, vol. 95, pp. 476-492,  July 2019 (doi: 10.1016/j.wasman.2019.06.035).

[24] R. Ganguly, "E-Waste management in India- An overview", International Journal of Earth Sciences and Engineering, vol. 9, no. 2, pp. 574-588, 2016. 

[25] S. Jagdale, V. Dindkar, R. Yelawe, S. Patil, "Present scenario of E-waste disposal: A Review", International Journal for Science and Advanced Research in Technology, vol. 3, no. 6, pp. 5-9, June 2017. 

[26] M. Schluep, C. Hagelueken, R. Kuehr, F. Magalini, C. Maurer, C. Meskers, E. Mueller, F. Wang, "Recycling:  from E-waste to resources", United Nations Environment Programmed, pp. 2–10, 2009.

[27] R. Lakshmi, S. Nagan, "Investigations on durability characteristics of E-plastic waste incorporated concrete", Asian Journal of Civil Engineering, vol. 12, no.6, pp. 773-787, 2011.

[28] V.S.Damal, S.S. Londhe, A.B. Mane, "Utilization of electronic waste plastic in concrete", International Journal of Engineering Research and Applications, vol. 5, no. 4, pp. 38-38, 2015.

[29] C.L. Duan, Z.J. Diao, Y.M. Zhao, W. Huang,  "Liberation  of valuable  materials  in  waste printed  circuit boards", Minerals Engineering, vol. 70, pp. 170–177, 2015 (doi :10.1016/j.mineng.2014.09.018).

[30] D.J. Hemmert, V.I. Smirnov, "Consumer electronic waste recycling using pulsed power generated shockwaves", Proceeding of the IEEE/PMHVC, pp. 697–699, Atlanta, GA, USA, May 2010. (doi: 10.1109/IPMHVC,2010,5958454).

[31] H. Akiyama, T. Nagashima, T. Namihira, Y. Kato, N. Shimomura, S. Katsuki, T. Hisazumi, "Separation  of  metal  from  metal-plated plastic by pulsed power", IEEJ Trans. on Fundamentals and Materials, vol. 125, no. 12,  pp. 1006-1010, 2005 )doi: 1541/ieejfms.125.1006(.

[32] K. Imasaka, S. Gnapowski, H. Akiyama, "Metal plating removal from insulator substrate using pulsed arc discharge", Journal of Physics: Conference Series, vol. 518, no. 1, pp. 012028, 2014 (doi: 10.1088/1742-6596/518/1/012028).

[33] T. Yamashita, H. Akiyama, T. Sakugawa, S. Hamid, R. Hosseini, "Separation process of plastic and metal from CD-R using pulsed power", Proceeding of the IEEE/IPMHVC, pp. 631-634, San Francisco, CA, USA, July 2016 (doi: 10.1109/IPMHVC.2016.8012846).

[34] T. Yamashita, N. Yoshihara, H. Hosseini, T. Sakugawa, H. Akiyama, "Development of recycling method for CD-ROM using pulsed power", IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation, vol. 24,  no. 6,  pp. 3425–3431, Dec. 2017 (doi: 10.1109/TDEI.2017.006820).

[35] H. Nishiyama, T. Fujisawa, K. Kishi, T. Hibino, Y. Arai, K. Kojima, "Three bond technical news - light-curing resins", Three Bond CO, LTD, vol. 44, pp. 1–10, 1995.

[36] M. Akiyama, Z. Yang, S. Gnapowski,  S.H.R. Hosseini, H. Akiyama, "Observation of underwater streamer discharges produced by pulsed power using high-speed camera", IEEE Transactions on Plasma Science, vol. 42, no. 10, pp. 3215–3220, Oct. 2014 (doi: 10.1109/TPS.2014.2338353).