Mat

emat

ik

6 LMFK-bladet

Elektriske og elektroniske produkter er en af de hurtigst voksende produktgrupper i vort sam-fund i dag, og de seneste års vækst i elektronisk udstyr i hjemmene fortsætter med uformindsket styrke. Mobiltelefoner fi ndes nu i 84 pct. af al-le danske hjem. Vaskemaskinen, som tidligere var et af famili-ernes mest udbredte forbrugsgoder, er nu overha-let af cd-afspilleren og videobåndoptageren. Og væksten vil bestemt ikke aftage i de kommende år. Begreber som “IT i alting” forudsætter, at alle produkter har en eller anden form for intelligens, som igen er baseret på elektriske og elektroniske komponenter i produkterne. Elektronikprodukter udgør nu den hurtigst voksende affaldsmængde i Europa. Hver ind-bygger anslås at bortskaffe 12 kg brugt elektrisk og elektronisk udstyr hvert år. Der ligger f.eks. i danske hjem mindst 10 million gamle mobilte-lefoner, som en dag skal bortskaffes. Desværre er der en meget betydelig miljøbelast-ning ved de mange nye elektronikprodukter, men mange forbrugere ved det ikke. Undersøgelser foretaget af Gallup for Elektronikpanelet [1] vi-ser, at halvdelen af forbrugerne ikke ved, om der er miljøproblemer forbundet med pc’er eller ra-dio/tv-udstyr. Omkring hver fjerde svarer, at de slet ikke mener, at der er miljøproblemer forbun-det med produktion, brug eller bortskaffelse af elektronik. Specielt de unge er store forbrugere af elektro-nikprodukter. De har mange elektroniske hjælpe-midler, og de udskifter dem hurtigt. Det er derfor vigtigt, at de får den nødvendige viden om elek-tronikkens miljøbelastning. Denne viden bør ind-gå som et naturligt supplement til den gymnasia-le fysik- og kemiundervisning. Emnet giver go-de muligheder for fordybelse og illustrationer af miljøkemiske processer og kombinerer teknolo-giske og naturvidenskabelige problemstillinger. Det bliver endvidere relevant i forbindelse med det kommende naturvidenskabelige grundforløb

Elektronikprodukter og miljøetAf Jesper Thestrup, formand for Elektronikpanelet, www.elektronikpanelet.dk.

og ønskerne om en styrkelse af den naturviden-skabelige indsats.

MiljøeffekterElektronikprodukter besidder alle kendte miljøef-fekter i varierende omfang afhængig af produkt-type og anvendelse: Ressourceforbrug, drivhus-effekt, forsuring, økotoksicitet og humantoksi-citet. Den overvejende miljøbelastning udgøres af drivhuseffekt fra energiproduktion til produk-ternes effektforbrug i brugsfasen, men ressour-ceforbrug og øko- og humantoksicitet er stigen-de problemer på grund af den voksende mæng-de produkter. Problemet med bortskaffelsen er, at det med-fører en dobbelt miljøbelastning. Dels skal vi anvende nye ressourcer til produktion af erstat-ningsproduktet (produktionen af én Pc kræver et samlet ressourceforbrug på 1,5 tons [2]) og dels har vi toksicitetseffekter ved udledning af tung-metaller og andre uønskede stoffer til jord, vand og luft. I denne artikel vil vi fokusere på de miljøkemi-ske problemer, der er forbundet ved bortskaffelse af elektronikprodukter. Bortskaffelse kan princi-pielt ske på tre forskellige måder: Indsamling og genvinding, deponering på losseplads eller for-brænding (sammen med dagrenovationen). Ved genvinding kan store dele af elektronik-produkternes materialer genvindes. Det drejer sig om metaller som kobber, guld og sølv, men også glas og visse plasttyper. Egentlig genbrug, dvs. fornyet brug af det samme produkt i dets oprin-delige udformning, er ikke en relevant mulighed for elektronikprodukter på grund af den ekstremt hurtige teknologiske forældelse. Alternativerne til indsamling og genvinding er ikke ønskelige ud fra en miljømæssig be-tragtning. Deponering er i praksis ikke mulig i Danmark på grund af frygten for bl.a. udvask-ning og nedsivning til grundvandet af tungmetal-ler. Deponeringspladser kræver meget omfattende sikring og tilsyn. De store omkostninger forbundet hermed og mangel på passende steder medfører, at kun de mere miljøbelastende dele af elektro-nikprodukterne ender i deponier. Forbrænding er

Mat

emat

ik

LMFK-bladet 7

en mulighed, som desværre i høj grad anvendes i praksis. Alt for mange små elektriske og elek-troniske produkter ender i skraldespanden, for-håbentlig på grund af uvidenhed. Når man sam-menligner antallet af produkter, der modtages til genvinding, med hvad der bringes på markedet inden for forskellige produktkategorier (f.eks. mobiltelefoner og TV), er det en markant min-dre andel af de små produkter, der indsamles og genvindes sammenlignet med de store produk-ter. Miljøeffekterne af forbrændingen er dels ta-bet af råstoffer og dels de store miljøeffekter fra emission til jord, vand og luft i forbindelse med forbrændingsprocessen. I det følgende vil vi se lidt nærmere på de mil-jøkemiske effekter af den “korrekte” bortskaffel-se (indsamling og genvinding) og den “forkerte” bortskaffelse (forbrænding).

Indsamling og genvindingDanmark har siden 1998 haft en bekendtgørelse, der pålægger kommunerne at indsamle elektro-nikaffald i særlige containere på genbrugsplad-ser og i storskraldsordninger. Reglerne betyder, at alt elektronikaffald kan indsamles med hen-blik på miljørigtig oparbejdning og mest mulig genanvendelse.

Det indsamlede elektriske og elektroniske affald bliver sendt til behandlingsanlæg, hvor det bliver skilt ad. Størstedelen af affaldet består af glas, ren plast og metaller, som kan omsmeltes og genan-vendes til nye produkter. Genvindingsgraden for disse materialer er typisk 90 – 100%. En mindre del som f.eks. højttalerkabinetter af træ, sendes til forbrænding, hvor det udnyttes til produktion af strøm og varme. Tilbage er alt det farlige affald, f.eks. billedrør med bl.a. bly, printplader med PCB og plast med bromerede fl ammehæmmere. Billedrør består af to glastyper: Konusglas og skærmglas. Hovedbestanddelene i glasset er SiO2 (60%). Konusglasset indeholder desuden 2% BaO og 2% PbO samt en mængde andre stoffer i mindre mængder. Ved genvinding fjernes de lys-følsomme stoffer og deponeres. Desuden fi ndes der processer til at fjerne bly fra glasset. Det re-sterende glas kan i princippet indgå i en lukket materialestrøm (altså genanvendes til produkti-on af nye billedrør), hvis det er helt ens billed-rør, der genvindes. Forskellige producenters bil-ledrør har nemlig ikke samme sammensætning. Da dette i praksis er umuligt, adskilles i dag glas og pigmenter, hvorefter glasset kan genanven-des i lavere kvalitetsgrader. Det er meget vigtigt at genvinde billedrør, da glasset langsomt går i

Teknologi-affald. Fra udstillingen “Din teknologiske hverdag”, Steno Museet, december 2003. (Foto: Rikke Schmidt Kjærgaard)

Mat

emat

ik

8 LMFK-bladet

opløsning ved deponering, og der udvaskes ba-rium, bly, strontium og formentlig også cadmi-um. Sidstnævnte vil dog adsorberes til overfl a-den på jernhydroxidmineraler, hvilket forsinker udvaskningen. Printplader bestykket med komponenter in-deholder over halvdelen af elementerne i det pe-riodiske system! Typisk udgør plast og keramik 65% af bestykkede printkort, mens metaller udgør 35%. De største mængder af metaller er: Kobber (10%), jern (9%), aluminium (6%), bly (2%), tin (2%). Brom og bromforbindelser i fl ammehæm-mere udgør 5%. Genvinding af printplader sker i dag i raffi -neringskobberværker. Printpladerne gennemgår først en mekanisk destruktion (shredding) og evt. magnetseparation, hvorefter råmaterialerne kan genvindes i varierende grad. Der anvendes for-skellige pyromettallurgiske processer omfattende: Smeltning, elektrolyse, forskellige fældningspro-cesser, ionbytning, ekstraktion, ristning mm. En nærmere gennemgang af de forskellige processer fi ndes i Arbejdsrapport nr. 53 fra Miljøstyrelsen [3].

Ca. 90% af metalaffaldet fra komponenter, kabler m.m. kan teoretisk genindvindes, mens resten in-deholder farlige stoffer og må deponeres. I prak-sis er der stort set kun økonomisk baggrund for at genvinde kobber og ædelmetaller, men det er bestemt heller ikke uvæsentligt, da vores kendte ressourcer af kobber kun dækker frem til 2027 med det nuværende forbrug. Ved deponering er det specielt bromforbindelserne, der skaber pro-blemer. Især penta-bromdiphenylether (PBDPE), som fi ndes som fl ammehæmmere i visse printty-per, er problematisk, da PBDPE ikke indgår i po-lymerkæden og derfor relativt let kan diffunde-re ud i deponiet, selvom plasten ikke nedbrydes. PBDPE er både human- og økotoksisk. Metallerne vil i en vis udstrækning adsorberes til faste over-fl ader i den første fase. Jernhydroxydmineraler er et eksempel på faste overfl ader, som effektivt adsorberer. Cadmium er lettere opløseligt end de andre metaller, mens bly er mindre mobilt, men tilstedeværelsen af organiske og uorganiske kom-plekser vil dog medføre større mobilitet. Udvaskning af tungmetaller og andre human- og økotoksiske stoffer og den voksende mangel på deponeringspladser (og omkostningerne her-til) har medført, at EU fra 1. juli 2006 har forbudt al anvendelse af bly, cadmium, kviksølv, hexava-lent krom samt polybromerede diphenyler (PBB) og polybromerede diphenylethere (PBDE), her-under PBDPE, i alle elektroniske og elektriske produkter der sælges efter denne dato.

ForbrændingDanmark brænder mere affald end noget andet land i Europa. Ikke mindre end 583 kg/indbyg-ger/år bortskaffes i vore kombinerede forbræn-dings- og fjernvarmeanlæg, mens gennemsnittet af alle andre lande i Europa ligger på 145 kg/ind-bygger/år. Den høje forbrændingsrate kombine-ret med den lave indsamling af små elektriske og elektroniske produkter skaber desværre et bety-deligt miljøproblem. Ved bortskaffelse af printkort i forbrændings-anlæggene vil plast og papir fra både komponen-ter og fra selve printkortet forbrænde. De orga-niske forbindelser nedbrydes til CO2, vand mm., men da forbrændingen ikke 100% effektiv, dan-nes også dioxiner og furaner. En del af disse vil

Udledning Mængde

Slagge 95%

Spildevand 0,2%

Røggasrenseprodukt 5%

Ren røggas 0,04%

Udledning af kobber fra forbrændingsanlæg.(Kilde: Elektronikpanelet 2004)

Mat

emat

ik

LMFK-bladet 9

blive fjernet fra røgen ved røggasrensning, men en del slipper ud i atmosfæren og bidrager til den i forvejen for høje dioxinkoncentration. Ved for-brænding af fl ammehæmmede plastdele vil de bromerede forbindelser blive til HBr, CO2, vand mm. HBr medvirker til dannelsen af bromere-de dioxiner og furaner i de koldere dele af for-brændingsanlægget. Dioxiner og furaner er som bekendt kraftigt human- og økotoksiske, mens HBr bidrager til forsuring og CO2 til drivhusef-fekten. Metallerne i printkortene optræder typisk i meget tynde lag, så en stor del af metallerne vil enten fordampe ved forbrændingen eller bliver transporteret med af fl yveasken. Emissionen til luft ligger på eller under 1% for metaller som jern, kobber, krom, zink, cadmium og nikkel. Emission af kviksølv er derimod meget høj, omkring 44%. De forskellige metaller spreder sig på forskellig måde i forbrændingsanlægget og skaber dermed forskellige typer af miljøproblemer. Her skal kort beskrives en input-output ana-lyse af kobber i forbrændingsprocessen [4]. Kobber fi ndes både i tynde lag og i større kon-centrationer i form af motorer, spoler og transfor-matorer. De tynde lag fordamper i forbrændings-

kamrene og føres med røggassen, som indehol-der omkring 5% af det tilførte kobber. Det me-ste af kobberdampene kondenserer og opsamles i røggasfi ltrene, mens kun en meget lille del på 0,04% emitteres til luften, hvor det indgår i ion-forbindelser, der både er human- og økotoksiske. Ved rensning af røggassen emitteres en lille del på 0,2% til spildevandet. Polyklorerede dioxiner (PCDD) og dibenzo-furaner (PCDF) er svært nedbrydelige, stærkt humantoksiske stoffer, der ophobes i fedtvævet. Både PCDD og PCDF dannes under ufuldstændig forbrænding ved for lav temperatur af forskellige plastformer, som altid fi ndes i forbrændingsan-læggene i store mængder. Kobberet i røggassen virker katalytisk på dannelsen af disse dioxiner. De større koncentrationer af kobber går gen-nem forbrændingsanlægget og ender i slaggen. Mængden svarer til 95% af den tilførte kobber-mængde. Derved går skønsmæssigt 2.500 tons kobber tabt årligt, men da mængden udgør min-dre end 0,5% af den samlede slaggemængde, er det ikke rentabelt at forsøge at udvinde det tab-te kobber. Koncentrationen er dog så høj, at de danske forbrændingsanlæg har vanskeligheder med at overholde udvaskningskravene for gen-

%65 kitsalp%52 go latem

gniregellatem%61 kimarek

%3 eksillatem-ekkiretnenopmok

enokiliScitsalp

%01yxopE

%9

vløS%1

kniZ%1

lekkiN%1

nreJ%3

rebboK1 %5 A tedn

-emmalFeremmæh

%1

tednA%4

kimareK%61

PP S

CP-SBA%92

CLOuR 2

muillyreBrofsoF

nædbyloMOTI

dluGmuidallaPnomitnAnagnaM

muitiLrC 2O3

niTylB

mulatnaTtloboK

muinimulAnetsgnuT

AIKON :edliK

Mat

emat

ik

10 LMFK-bladet

anvendelig slagge. Det betyder igen, at slaggen kun kan anvendes ved meget store anlægsarbej-der og i værste fald må deponeres, hvilket er en helt uoverskuelig opgave med en årlig produk-tion på ½ mio. tons slagge. En nedbringelse af kobberindholdet i slaggen vil medvirke til, at en større del af slaggemængderne vil kunne anven-des til fl ere formål som f.eks. støjvolde og min-dre anlæg omkring beboelser.

KonklusionMiljøbelastningen fra den stærkt voksende mæng-de af elektriske og elektroniske produkter er et stort set upåagtet problem i den brede offentlig-hed på grund af emnets tekniske kompleksitet og manglen på direkte synlighed af problemet. Bortskaffelse af de brugte produkter med dagre-novationen skaber væsentlige miljøproblemer i forbrændingsanlæggene, som medfører øget udslip af CO2 og tungmetaller samt forøget koncentrati-on af de farlige dioxiner og furaner i atmosfæren.

Samtidig udfældes der kobber og tungmetaller i slaggen, som vanskeliggør genanvendelse. Den eneste måde at behandle problemet på er en stærkt øget indsamling og genvinding af ma-terialer i produkterne. Til dette formål har EU netop vedtaget et nyt direktiv, der gør medlems-staterne og producenterne ansvarlige for, at der etableres passende indsamlingsordninger i alle lande i Europa og at der sker en systematisk og dækkende indsamling af elektriske og elektroni-ske produkter. Målet er, at der mindst indsamles 4 kg pr. indbygger årligt. Reglerne opfordrer og-så producenterne til at designe mere miljøvenli-ge produkter og opstiller krav om, at minimum 75% af produktet skal kunne genvindes. Der ligger således en væsentlig opgave i at skabe holdningsændringer hos forbrugerne, ik-ke mindst hos de unge, som er storforbrugere af elektriske og elektroniske produkter. Vi må sim-pelthen lære, at elektronikprodukter ikke hø-rer hjemme sammen med kartoffelskrællerne. Ligesom vi er gode til at indsamle fl asker, avi-ser og batterier, skal vi nu til at vænne os til, at al elektrisk og elektronisk udstyr skal indsamles og genvindes. Holdningsændringerne kan ska-bes ved opbygning af viden om miljøbelastnin-gen bl.a. ved inddragelse af emnet i den gymna-siale naturfagsundervisning.

Referencer og links[1] Miljøstyrelsens miljøprojekt nr. 688/2002:

Forbrugernes muligheder og interesse for køb af grøn elektronik.

[2] Rüdiger Kühr & Eric Williams: Computers and the Environment, United Nations University, Tokyo, Japan and Hamburg, Germany, Kluwer Academic Publishers, 2003.

[3] Arbejdsrapport fra miljøstyrelsen nr. 53, 1995: Elektriske og elektroniske produkter.

[4] Elektronikskrot i affaldsstrømmen, Henrik Wejdling, DAKOFA, 2004.

[5] Elektronikpanelets hjemmeside med links til emnet: www.elektronikpanelet.dk.

På adressen www.elektronikpanelet.dk/miljoelink/affald.htmfi ndes omtale af og links til fi rmaer, organisatio-ner og viden om elektronikaffald.

Forbrændingsanlæg. (Foto: Gert W. Bergstein)