Elektronik og miljøpåvirkninger

 

Kilde:
https://www2.mst.dk/udgiv/Publikationer/1999/87-7909-524-0/html/kap02.htm

Forbrugerelektronik

Forbrugerelektronik omfatter bl.a. radio- og TV-modtagere, båndoptagere, cd-afspillere, høreapparater og batterier. Forbrugerelektronikken er den branchen i Danmark, hvor overskudsgraden er størst, hvilket betyder at indtjeningen er højest pr. omsat kr. (Elektronikindustrien, 1997).

Professionel elektronik

Professionel elektronik omfatter blandt andet telefonanlæg og computere i henhold til opgørelsen fra 1993 (jf. figur 1). Computere bliver benyttet i et sådant omfang, at der er en væsentlig import, der langt overstiger produktionen i den danske elektronikbranche. Indenfor dette område er der sket en rivende udvikling indenfor de sidste 40 år. Udviklingen er gået fra centrale systemer ejet af f.eks. statslige datacentre i 1960´erne til decentrale systemer i form af introduktion af den danske PC´er i 1980´erne og endnu et spring til systemer i netværk i 1990´ernes informationsteknologi.

Forbrugerelektronik	Professionel Elektronik	Komponenter
Radiomodtagere TV-modtagere Lavfrekvensomformere Grammofonanlæg Båndoptagere Magnetbånd Elektroniske musikinstrumenter Høreapparater Filmkameraer/-projektorer Batterier	Telefonapparater og –anlæg1 Radiokommunikation og –foni Computere 2 Røntgenanlæg Termostater Navigation og radar Måleinstrumenter, herunder medicoelektronik Signalanlæg og trafikregulering Andet	Modstande Kondensatorer Afbrydere og relæer Trykte kredsløb Transformere/spoler Halvledere Mikrofoner og højtalere Radiorør Billedrør Andet

Figur 1:

Typiske produkter indenfor de tre "delbrancher" (Klamer, & Aaen, 1993).

Komponenter

Elektronikkomponenter inddeles normalt i aktive komponenter - primært halvledere, passive komponenter omfattende kondensatorer, modstande og andre magnetiske og keramiske komponenter, elektromekaniskekomponenter bl.a. omfattende trykte kredsløb, relæer og transformatorer samt optiske komponenter som lyskilder og detektorer.

Størstedelen af de aktive, passive og optiske komponenter, som anvendes i den danske elektronikindustri og elektronikindustrien i resten af Europa, fremstilles af et begrænset antal store amerikanske, fjernøstlige (japanske) og europæiske producenter. (Erhvervsministeriet, 1995). En del af de elektromekaniske produkter som transformatorer, trykte kredsløb, relæer og afbrydere, der bruges i den danske elektronikindustri, produceres i Danmark.

Mekaniske komponenter og kabler

Udover de tre delbrancher findes der også en national produktion af mekaniske komponenter, der indgår i de elektroniske produkter, som f.eks. kabinetter, beslag og finmekanik. Der er desuden et væsentlig brug af kabler i elektronikindustrien, der både stammer fra danske og udenlandske kabelproducenter. Kablerne omfatter primært lyslederkabler og kobberkabler.

Elektroniske produkters livscyklus

Overordnet kan et produkts livscyklus inddeles i faserne råvareudvinding, produktion, distribution/transport, brug og bortskaffelse. I hver livcyklusfase vil produktet have en given miljøbelastning. Det generelle indtryk er, at de væsentligste miljøpåvirkninger fra elektronikprodukter stammer fra brugs- og bortskaffelsesfasen.

Komplekse produkter

Da elektronikprodukter er meget komplekst sammensatte, kan det være en omfattende opgave at få opgjort miljøbelastning fra alle væsentlige processer. Det er ikke desto mindre en væsentlige opgave, da der er miljøproblemer forbundet med både produktion, distribution, brug og bortskaffelse af elektronikprodukter, og det er vigtigt at få vurderet omfanget af disse problematikker. I det efterfølgende vil vi give et indblik i de problematikker, der generelt kan være forbundet med elektronikprodukter startende fra produktionen til og med bortskaffelsen.

Materialeanvendelse og produktion af elektronikprodukter

Materialeanvendelse

Et typisk elektronikprodukt indeholder mange forskellige grundstoffer, repræsenteret i forskellige materialer. Der anvendes organiske materialer, f.eks. forskellige plasttyper, træ, papir og pap samt glas og forskellige keramiske materialer. Derudover indgår en lang række metaller. Specielt forekommer metaller som kobber, aluminium, stål, tin, bly, zink og en række ædelmetaller i langt de fleste elektronikprodukter. Kobber, sølv, tin og bly er metaller med en forholdsvis kort forsyningshorisont. Eksempelvis vil der med det nuværende forbrug kun være blyressourcer til omtrent 25 år. På metalværker kan hovedparten af metallerne dog genvindes med et vist tab.

Derudover benyttes plast til bl.a. beholdere, rør, kabinetter og emballage. Der benyttes forskellige plasttyper i elektronikbranchen, og derved er miljøpåvirkningen også forskelligartet. De mere problematiske plasttyper indeholder eller er beklædt med flammehæmmere. Bromerede flammehæmmere kan bl.a. udvikle dioxiner ved forbrænding. Der benyttes også i høj grad PVC, der i sig selv er flammehæmmende på grund af indholdet af klor, som miljømæssigt er problematisk. Eksempelvis dannes der ved forbrænding HCl, som udover sin giftighed ved forbrænding kan medvirke til korrosion af forbrændingsanlægget. Ved deponi er PVC klassificeret som miljøfarligt affald.

Endvidere anvendes "elektrokemi" i form af batterier i stadig stigende omfang i elektronikprodukter. Batterier anvendes i både forbruger- og professionel elektronik som f.eks. computere, teleudstyr og måleinstrumenter, for i højere grad at gøre produkterne transportable. Det frarådes, at forbrænde eller bortskaffe batterier med indhold af nikkel og cadmium, og det er derfor væsentligt at batterierne kan frasorteres og sendes til et specielt genvindingsanlæg (Danfoss A/S et al, 1996).

Ud over den omfattende mængde af forskellige stoffer og materialer, som indgår i elektronikprodukterne, anvendes der i produktionen en række hjælpestoffer af varierende miljøfarlighed.

Produktion

Produktion af elektronikprodukter indebærer ikke alene produktion af delkomponenter men også monteringen af disse. Da produkterne er komplekse og forskelligartede, er det svært at give en generel beskrivelse af processerne ved produktion af elektronikprodukter. I stedet gives et eksempel, der beskrivelser miljø problematikken ved komponentmonterede printkort, som udgør de centrale funktionsenheder i langt de fleste elektronikprodukter.

Printproduktion

Printplader kan inddeles i tre forskellige typer: enkeltlagsprint, hvor der er lederbaner på pladens ene side, dobbeltlagsprint, hvor der er lederplader på begge sider, og multilagsprint, hvor der kan være et varierende antal lag indeholdende lederbaner, der forbindes med huller, der går gennem lagene (Dansk Teknologisk Institut, 1993).

Printkortet består af glasfiberarmeret epoxy med trykte kobberkredsløb, som forbinder de monterede komponenter. Pladematerialet indeholder brom, som giver den brandhæmmende effekt. Ved fremstilling af det trykte kredsløb sker en klipning af pladen i passende størrelse, boring af huller til montering af komponenter, rensning og plettering i huller for at sikre ledning gennem lagene. Efterfølgende foretages en fotografisk overføring af ledebanemønsteret. Ledebanerne forstærkes ofte med yderligere kobber, hvorefter overskydende kobber bortætses. Processerne dækker et bredt område inden for kemiske, galvaniske, fotografiske og serigrafiske processer.

Tidligere har printfremstilling været forbundet med væsentlige miljøpåvirkninger i form af udledning af opløsningsmidler herunder CFC og triklor, samt tungmetaller og ætsebade med spildevandet. En aktiv indsats med udviklingen og indførelsen af renere teknologi fra slutningen af 80´erne har betydet, at udledningen af tungmetaller (kobber, bly og tin) i forbindelse med printfremstilling typisk er reduceret til under 10% af det tidligere niveau. Derudover er opløsningsmidler som CFC og triklorethylen trukket helt ud af produktionen (Miljøstyrelsen, 1998)

Komponentmontage

På det trykte kredsløb monteres de elektroniske og elektrokemiske komponenter, elektromekaniske og mekaniske enheder. Der er principielt to forskellige monteringsformer. Den ene monteringsform er montering af "leadkomponenter" som alle har "ben" dvs. tilledninger, som stikkes gennem huller i printpladen og fastgøres ved lodning. Den anden monteringsform kaldes SMT (Surface Mounting Technology). Komponenterne er små med nærmest flade ben som overflademonteres. Komponenterne monteres med "loddepasta" direkte på loddepunkterne med efterfølgende opvarmning.

Gennem en længere årrække har der været eksperimenteret med ledende lime som et alternativ til loddepasta ved SMT. Elektrisk ledende lim påføres og hærdes som almindelig lim. Limen har umiddelbart en række tekniske fordele frem for lodning, så som færre procestrin, reduceret materialeforbrug samt undgåelsen af en række miljø- og arbejdsmiljøproblematiske stoffer i produktionen. Lodning er farlig ved indånding, og ved brug er der derfor påkrævet en udsugning for at beskytte de ansatte. Ved at undgå lodning fjernes endvidere tungmetaller fra elektronikprodukterne, primært bly, hvilket har betydning for bortskaffelsen af produkterne.

Ledende lime er imidlertid også problematisk, idet limen ofte er epoxybaseret og dermed potentielt problematisk i forhold til arbejdsmiljøet, da de er allergifremkaldende ved berøring, ligesom limenes indhold af sølv udgør en risiko for det ydre miljø. Set over livscyklus vurderes ledende lime dog som et godt alternativ til lodning – både hvad angår arbejdsmiljøet og ydre miljø (SAFT, 1995). Brugen af ledende lime er i dag ikke videre udbredt i den danske elektronikindustri (Nielsen, 1999).

Distribution/transport

Anskues et elektronikprodukt ud fra et livscyklusperspektiv, fra udvinding af råvarer til bortskaffelse indeholder produktet en stor del "transportkilometer". Fra udvinding af råvarerne, som er spredt ud over hele jorden, og til det færdige produkt står på butikshylderne har materialerne gennemgået en række produktions og handelsled, som ligeledes kan være lokaliseret over alt på jorden.

Transport – en lille størrelse med stor sum

Livscyklusvurderinger fra 1995 af to forskellige elektronikprodukter – en mobiltelefon og en frekvensomformer – peger imidlertid på, at transporten har den mindste andel af produkternes samlede miljøbelastning. Det bør imidlertid ikke forhindre en miljøindsats rettet mod transporterhvervet, som samlet set medfører en betydelig miljøbelastning.

Brug

Brug af elektronikprodukter er netop kendetegnet ved forbrug af el – enten forsynet fra elnettet eller fra batterier. En del af produkterne inden for forbruger-elektronik er desuden forbundet med et ikke uvæsentligt standby-forbrug.

Fremstillingen af el er ofte baseret på forbrænding af fossile brændsler, hvilket resulterer i udledning af bl.a. CO2, som bidrager til drivhuseffekten.

Brugsfasen – et væsentligt miljøforhold

Livscyklusvurdering af førnævnte frekvensomformer og mobiltelefon viste, at energiforbruget i brugsfasen for de to produkter udgør en stor del af det samlede energiforbrug i livscyklus (for frekvensomformerens vedkommende mere end 95%). Opgjort som miljøbelastning udgør brugsfasen ligeledes en stor andel af den samlede miljøbelastning fra produkternes livscyklus (miljøbelastning fra energifremstilling).

Udover energiforbruget kan der også være en sundhedsfare i brugsfasen som følge af bromerede flammehæmmere, der ofte indgår i elektronikprodukternes plastdele. En svensk undersøgelse har vist, at elektroniske apparater afgasser flammehæmmende stoffer til luften, og at de mennesker, der arbejder i miljøer med mange elektriske apparater som computere, optager de kemiske stoffer i blodet (Jørgensen, 1997).

En anden problematik er, at specielt IT udstyr udvikler sig i et tempo, hvor produkterne kommercielt og teknologisk forældes og kasseres, før de slides op. For langt de fleste industriprodukters vedkommende opfattes en lang levetid som en kvalitet. Hvor det for disse produkter også er en miljømæssig fordel, at produkterne er robuste og holdbare, så er en lang levetid for en række IT-produkter nærmest unødvendig.

Bortskaffelse

Der findes ingen opgørelser over den faktuelle mængde skrot fra elektriske og elektroniske produkter i Danmark. Rendan A/S har imidlertid estimeret mængden til 110.000 tons i 1993 stigende til 130.000 tons i 1999 svarende til hhv. ca. 22 og 25 kg. pr. indbygger (Rambøll, 1993). Indsamling af el- og elektronikskrot i flere kommuner peger imidlertid på, at det reelle tal sandsynligvis er en smule lavere. Oven i disse kommer køleskabe, som i dag indsamles og i mængde udgør yderligere 15.000 tons.

Af de 100 - 130.000 tons skrot anslås mængden af elektronikskrot til ca. 30.000 tons årligt. Mængden af elektronikskrot forventes at stige i de kommende år, hvilket ses af, at salget af elektronikprodukter er stigende i Danmark og har været det praktisk taget siden 70´erne (Grau, 1998).

Elektriske og elektroniske produkter bortskaffes i Danmark hovedsagelig sammen med dagrenovationen ved forbrænding eller deponering. Det er

Kommunerne, som har ansvaret for affaldet, og kun de færreste indsamler og behandler affaldet separat. Det anslås, at omkring halvdelen af den mængde bly og kobber, som deponeres på lossepladser, og som findes i slagger fra affaldsforbrænding, stammer fra elektriske og elektroniske produkter (Grau, 1998). Elektronik indgår af den grund som en EU-prioriteret affaldsstrøm.

Genindvinding er vanskelig

Mængden af forskellige materialer og metaller i elektronikprodukter er stor. Elektronikprodukter er typisk ikke designet med henblik på let at kunne adskilles og sorteres i forskellige materialefraktioner, når produktet er udtjent. Det vanskeliggør genvinding af materialerne (Zachariassen, 1995).

Endvidere består elektronikprodukter typisk af en omfattende mængde forskellige stoffer og metaller, som yderligere vanskeliggør en fraktionering. På de eksisterende affaldsbehandlingsvirksomheder sker en stor del af neddelingen manuelt.

Sammensætningen af materialer svinger meget fra produkt til produkt, men i metalfraktionen er 6 metaller som regel dominerende. Metallerne jern, nikkel, kobber, zink, tin og bly udgjorde i det tre analyserede elektronikprodukter mere end 95% af den samlede mængde metaller. Epoxy anvendes endvidere i elektronikprodukter, bl.a. i de glasfiberarmerede printplader. Epoxy anses normalt ikke for at kunne anvendes (Zachariassen,1995).