Процесс изготовления одной ПЭВМ (системный блок, монитор, принтер) общим весом 24 кг требует на технологические расходы 240 кг ископаемого невосполнимого топлива для энергоносителей, 22 кг химических веществ и 1500 кг воды и как является материалоемким, так и энергоемким.
Компьютер имеет в своем составе черные, цветные, драгоценные и редкоземельные металлы, из которых выполняются: блоки и другие вспомогательные устройства (черные металлы); провода для соединений, печатные платы; рисунок печатных плат (цветные и драгоценные металлы); на печатных платах установлены электроэлементы, содержащие драгоценные металлы, такие как золото, серебро и платина; в запоминающих устройствах – галлий и гадолиний.
По данным группы ученых, предложивших результаты своих исследований ООН, общий вес различных материалов и невосполнимого топлива, используемых при создании одного компьютера, превышает его вес в 10 раз.
Учитывая короткий цикл эксплуатации компьютерной техники и накопление больших объемов компьютерного лома, возникает проблема экологической оценки и выбора технологии переработки компьютерной техники. Необходимо отметить, что общее направление производителей компьютерной техники предусматривает сокращение «жизненного цикла» до двух лет. В связи с этим резко возрастают объемы компьютерного лома.
В Германии и США создаются предприятия, на которых перерабатываются отходы компьютерной техники, извлекаются золото, серебро, медь и другие металлы и передаются предприятиям-изготовителям вычислительной техники.
Такой инновационный подход относится к фирмам-производителям IBM, Dell, Toshiba, Apple Computer, Green Initiative [1.12].
В стадии рассмотрения находятся вопросы экологически безопасного извлечения из отходов компьютерного лома свинца, ртути и кадмия.
В связи с этим, на повестке дня стоит задача разработки научно-обоснованной методики оценки затрат различных ресурсов на производство компьютерной техники и экологических последствий, в основе которых лежит «анализ жизненного цикла» или принцип «от колыбели до могилы».
«Жизненный цикл» компьютерной техники имеет следующие стадии:
1. Получение сырья:
· добыча (включая расход энергии на добычу сырья и выбросы при получении энергии);
· добыча источников энергии;
· выработка энергии из ее источников;
· транспортировка сырья и энергии;
· выбросы при добыче сырья, энергии и их транспортировке.
2. Производство компьютерной техники:
· подготовка сырья;
· изготовление деталей, блоков, модулей;
· производственный рециклинг (переработка собственных отходов);
· придание товарного вида и упаковка;
· транспортировка компьютерной техники;
· производство попутной продукции (провода, дискеты и др.).
3. Эксплуатация компьютерной техники:
· возникновение физического ресурса (неионизирующее, акустическое, ионизирующее воздействия);
· постоянное обновление и замена отдельных составляющих.
4. Переработка компьютерной техники, потерявшей потребительские свойства:
· технологические процессы переработки компьютерного лома;
· технологические процессы извлечения драгоценных и редких металлов;
· образование отложенных отходов и отходов техногенного месторождения;
· расход энергии;
· выбросы при переработке компьютерного лома.
Для всех стадий цикла должен производится расчет расхода материалов, энергии, транспортных затрат, выбросов в окружающую среду.
При оценке «жизненного цикла» компьютерной техники видно, что только стадия её производства относится к отраслевой проблеме, а другие стадии – относятся к межотраслевым проблемам.
Межотраслевые проблемы требуют координации работы специалистов различных направлений, и, может быть, не только одной страны.
Стадии добычи, транспортировки, переработки сырья, а также переработка компьютерного лома после окончания срока эксплуатации характеризуются экологическим балансом.
Под экологическим балансом следует понимать совокупность показателей, оценивающих эффективность производственного процесса, начиная от добычи сырья и включая изготовление компьютерной техники [3].
Основными показателями экологического баланса при производстве компьютерной техники являются:
· показатели расхода природных ресурсов;
· показатели расхода энергопотребления;
· показатели выбросов в окружающую среду;
· показатели потерь материалов при транспортировке.
К показателям расхода природных ресурсов относятся:
• показатель удельного расхода сырьевых материалов, который отражает «природоемкость» технологий и затраты природного сырья, необходимого для производства компьютерной техники (т/т).
Сложность определения этого показателя заключается в большом количестве элементов, которые используются при изготовлении компьютерной техники.
• показатель коэффициента сокращения сплошной природной среды, который отражает общее количество природных ресурсов, извлекаемых из недр Земли, необходимых для производства компьютерной техники, (т/т).
• показатель удельного расхода сырьевых материалов для производства компьютерной техники, (т/т).
• показатель сквозного коэффициента извлечения основного элемента от извлеченных из недр Земли шихтовых материалов, (%).
• показатель коэффициента потенциального техногенного накопления элемента от извлеченных из недр Земли шихтовыхматериалов, (%).
К показателям расхода энергопотребления относятся:
• показатель удельного расхода энергоносителей на реализацию технологии изготовления компьютерной техники, (т/т);
• показатель энергоэкологической эффективности очистки выбросов от сжигания топлива.
К показателям выбросов в окружающую среду относятся:
• показатель суммарных выбросов в атмосферу вредных газов СО2, SOx, NOx и пыли на тонну продукции компьютерной техники, (кг/т);
• показатель мелкодисперсных отходов, которые образуются на всех этапах хранения сырья, (кг/т);
• показатель общего количества техногенных материалов на поверхности Земли в результате реализации конкретной технологии изготовления компьютерной техники, (т/т);
• показатель эмиссии парниковых газов на этапе технологии изготовления компьютерной техники, (кг/т).
К показателям потерь материалов при транспортировке относятся выбросы и пыль соответствующего материала (сырье черных, цветных, драгоценных и редких металлов совместно с сопутствующими породами).
Металлы, из которых состоит компьютерная техника, являются техногенными веществами, нехарактерными для биосферы, что требует дополнительных затрат на сохранение их в свободном состоянии.
Сквозной коэффициент извлечения основного элемента, от извлеченных из недр Земли шихтовых материалов, является повышенным для германия, платины, палладия, гадолиния, что вызывает миграцию горной породы и нарушение единства поверхности Земли.
Анализ показывает, что наиболее удачным стратегическим решением переработки компьютерного лома является производственный рециклинг· [1.6.]. На предприятиях с производственным рециклингом наряду со «свежими отходами» и «отложенными отходами» могут быть переработаны отходы компьютерной техники, поставляемые с других предприятий и фирм.
Такой подход исключает накопление отходов, а, следовательно, необходимость в больших территориях и сокращает постоянное выделение вредных веществ (ртуть, кадмий, свинец и др.) в окружающую среду.
При значительных накоплениях компьютерного лома и электронного лома из различных отраслей промышленности в течение длительного времени образуется техногенное месторождение, которое также должно быть включено в глобальный рециклинг.
В настоящее время сложилась устойчивая тенденция рециклирования отходов цветных металлов, которые составляют большой удельный вес в «компьютерном ломе». Одна треть мирового потребления алюминия и свинца приходится на долю отходов. Поэтому вполне естественно, что фирмы-изготовители ориентируются на использование отходов, а не наращивание добычи первичного сырья.
Конструктивные и технологические разработки фирм-изготовителей компьютерной техники должны уменьшить или полностью исключить потребление металлов и, по возможности, оставить только те, которые в процессе производства и утилизации не приводят к экологически вредным последствиям.
Каждый металл должен быть оценен экологическим балансом и оставлен или исключен при дальнейшем производстве компьютерной техники.
Большие экологически вредные последствия возникают при получении галлия, германия, платины, палладия, гадолиния и кадмия, которые находятся в рассеянном с другими элементами состоянии и проходят сложный технологический процесс получения их в чистом виде, пригодных при производстве компьютерной техники.
2. Нормативно-технические основы переработки металлов
из отработанных изделий ПЭВМ