SVEUILITE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU

ELEKTROTEHNIKI FAKULTET

Diplomski studij

RECIKLIRANJE FLUORESCENTNIH CIJEVI

Seminarski rad

Kolegij Recikliranje proizvoda

Tibor Kratofil

Osijek, lipanj 2013.

Sadraj 1. UVOD .................................................................................................................................................. 1

2. FLUORESCENTNE CIJEVI ...................................................................................................................... 2

2.1. Graa fluorescentne cijevi ........................................................................................................... 2

2.2. Princip rada fluorescentne cijevi ................................................................................................. 3

3. RECIKLIRANJE FLUORESCENTNIH CIJEVI ............................................................................................. 4

3.1. Sakupljanje fluorescentnih cijevi ................................................................................................. 4

3.2. Recikliranje fluorescentnih cijevi ................................................................................................. 5

3.2.1. Postupak recikliranja tvrtke "MRT System international" .................................................... 6

3.3. Stanje u Hrvatskoj ....................................................................................................................... 8

ZAKLJUAK ........................................................................................................................................... 11

LITERATURA ......................................................................................................................................... 12

1

1. UVOD

Svaki proizvod tijekom uporabe i na koncu ivotnog kruga utjee na okoli. U

spomenutom krugu je potrebno dobiti sirovi materijal, proizvesti, upakirati i distribuirati

gotov proizvod te ga na koncu ivotnog vijeka i odbaciti. Ako je pak uz uporabu proizvoda

vezana i potronja materijala i/ili energije i ova faza ivotnog kruga proizvoda ima utjecaj na

okoli.

Radi utvrivanja ukupnog utjecaja na okoli, potrebno je procijeniti kompletan ivotni

krug proizvoda (engl. Life Cycle Assessment LCA). Pod ivotnim krugom podrazumijeva

se sve ono to je povezano s proizvodom u svim ivotnim fazama, dakle od procesa dobivanja

sirovine do procesa odlaganja ili recikliranja. Prouavanjem procjene vijeka trajanja ili od

kolijevke do groba (engl. cradle to grave ) se eli djelovati na smanjenje negativnog

utjecaja na okoli i operativnih trokova.

Slika 1. ivotni krug proizvoda od kolijevke do groba

2

2. FLUORESCENTNE CIJEVI

Fluorescentna cijev je svjetlosni izvor u kojem se vidljiva svjetlost dobiva na

fluorescentnom sloju pobuenim ultraljubiastim zraenjem koje nastaje elektrinim izbojem

u smjesi ivine pare i plemenitih plinova. U odnosu na obinu arulju odlikuje je vei stupanj

pretvaranja elektrine energije u svjetlost i dui ivotni vijek. Na elektrinu mreu se spaja

preko predspojne naprave - najee je to prigunica, iako se sve vie koriste i elektronike

predspojne naprave kojima se zbog rada na vioj frekvenciji izbjegava neugodno titranje, a

poveava se i korisnost.

Slika 2. Fluorescentna cijev

2.1. Graa fluorescentne cijevi

Fluorescentna svjetiljka sadri plin koji ima pare ive i argona, ksenona, neona ili

kriptona pod malim pritiskom. Pritisak unutar cijevi je oko 0,3% atmosferskog tlaka zraka.

Unutranja povrina cijevi je prevuena fluorescentnim (a esto i fosforescentnim) premazom,

koji se izrauje od mjeavine razliitih metalnih soli i soli rijetkih zemalja. Lukovica

elektrode je obino napravljena od zavojite niti volframa i naziva se katoda, jer joj je

prvenstvena uloga izbacivanje elektrona. Zbog toga, katoda je obino prevuena s

mjeavinom barija, stroncija i kalcijevog oksida, da bi imala nisku termoelektronsku

temperaturu.

Fluorescentna tvar koja emitira svjetlo, se nanosi kao sloj boje, zajedno sa organskim

otapalom. Cijev se grije skoro do temperature topljenja stakla, da bi se izbacili organski

sastojci i da bi se fluorescentna tvar sljepila sa stijenkom cijevi, nakon hlaenja. Veoma je

vana paljiva kontrola veliine zrna fluorescentnog sloja; velika zrna, 35 m ili vea,

stvaraju veoma slab sloj, dok premala zrna, 1 m ili manja, ne mogu stvoriti jako svjetlo.

3

Najbolja zrna su veliine 10 m. Premaz mora biti dovoljno debeo da uhvati svo

ultraljubiasto zraenje sa ive, ali ne i toliko debeo da upije previe vidljive svjetlosti.

Slika 3. Graa fluorescentne cijevi

2.2. Princip rada fluorescentne cijevi

Osnovni nain kako se elektrina energija pretvara u svjetlosnu energiju kod

fluorescentnih svjetiljki, zasniva se na neelastinom sudaranju elektrona. Ulazni elektroni sa

katode sudaraju se sa atomima ive u plinu. Ako slobodni elektron ima dovoljnu kinetiku

energiju, onda on prenosi tu energiju na elektrone u vanjskoj orbiti atoma, uzrokujui da on

skoi privremeno na vii energetski nivo. Vii energetski nivo elektrona u atomu ive je

nestabilan, tako da se elektron vraa na nii energetski nivo, koji je stabilniji, i pri tome

emitira foton. Veina fotona koja izlaze iz atoma ive imaju valnu duinu od 253,7 nm i 185

nm. Ti atomi nisu vidljivi za ljudsko oko, jer se nalaze u ultraljubiastom podruju. Te fotone

zatim upijaju elektroni u fluorescentnom sloju na unutranjoj strani cijevi, koji emitiraju

fotone u vidljivom podruju za ljudsko oko. Razlika u energiji izmeu ulaznog elektrona sa

katode i izlaznog fotona sa fluorescentnog sloja, pretvara se u zagrijavanje fluorescentnog

sloja.

4

3. RECIKLIRANJE FLUORESCENTNIH CIJEVI

Fluorescentna rasvjeta sadri potencijalno tetne supstance kao na primjer visoko

toksini teki metali, naroito iva, kadmij i olovo. Ulaskom u tijelo ove supstance mogu

otetiti jetru, bubrege i mozak. iva je takoer i neurotoksina te se moe akumulirati u

hranidbenom lancu. Sadraj ive u fluorescentnim cijevima je zabrinjavajui. Jedna takva

cijev kakvu se moe pronai u veini ureda sadri 30 miligrama ive, a po europskim

propisima 1 litra vode smije sadravati maksimalno 0.001 miligram tog tekog metala.

Jednako tako, Europska unija planira izbaciti olovo iz veine proizvoda, no dosad dvije

treine proizvoaa nije izradilo detaljne planove o prelasku na istije tehnologije.

3.1. Sakupljanje fluorescentnih cijevi

Temeljem lanka 104. Zakona o otpadu (NN 178/04) donesen je Pravilnik o

gospodarenju otpadnim elektrinim i elektronikim ureajima i opremom, te prema njemu

arulje s plinskim izbijanjem potrebno je posebno odvojiti od ostalih arulja i rasvjetne

opreme upravo zbog visoke koncentracije ive u otpadu. U Republici Hrvatskoj postoje

takozvana "Posebna sabirna mjesta" za sakupljanje opasnog EE otpada. Njihovom izgradnjom

se osigurava ciljano privremeno zbrinjavanje prethodno odvojeno prikupljenog opasnog

otpada. U opasni se otpad ubrajaju one tvari koje imaju izrazito nepovoljni uinak na zdravlje

ljudi i okoli. Primjeri takvog otpada su: otrovi (pesticidi, herbicidi, fungicidi, PCB i dr.),

teki metali (proizvodi koji sadre ivu, Ni-Cd baterije, olovni akumulatori i dr.), zapaljive

tvari (razna otpala, goriva, uljne boje i sl.) te nagrizajue tvari (kiseline, luine, oksidativna

sredstva). Motorna ulja, uljni filtri i antifriz (etilen-glikol s dodatkom inhibitora korozije) iako

ne spadaju u gore navedene grupe takoer se ubrajaju u opasni otpad jer su u masovnoj

uporabi, a osobito tetni uinak imaju na vodne resurse i sustave obrade otpadnih voda.

Istroene fluorescentne cijevi i arulje sa ivom svih vrsta imaju poseban kontejner u koji se

odlau.

5

Slika 4. Primjer sakupljakog mjesta za fluorescentne cijevi u Hrvatskoj

3.2. Recikliranje fluorescentnih cijevi

Nakon to su fluorescentne cijevi prikupljene, potrebno ih je reciklirati na odreeni nain.

Dva osnovna postupka recikliranja fluorescentnih cijevi su:

1. Shredder - postupak

o Prijem arulja

o Lomljenje arulje

o Razdvajanje metala i stakla

o Filtriranje ive Hg

2. Kapp Trenn postupak

o Prijem

o Otvaranje, propuhivanje cijevi

o Odvajanje metalnog grla

o Ispuhivanje fluorescentnog materijala

6

o Izdvajanje ive

o Drobljenje stakla

Ovo su dva temeljna postupka, a razne tvrtke poput "MRT System international" razvile su

svoje efikasnije naine recikliranja fluorescentnih cijevi te izdvajanja ive iz njih.

3.2.1. Postupak recikliranja tvrtke "MRT System international"

Tvrtka MRT 1979. godine poela je razvijati destilatore za izdvajanje ive, uglavnom

iz iskoritenih svjetiljki. Razvojem novih tehnologija tvrtka MRT danas je svjetski lider u

proizvodnji raznih strojeva za recikliranje, kao i strojeva za izdvajanje tetnih tvari iz

elektronikog otpada. Tvrtka MRT jedina u svijetu nudi rjeenja za kompletnu reciklau svih

vrsta arulja sa tetnim tvarima, pa tako i fluorescentnih cijevi.

Reciklaa fluorescentnih cijevi MRT strojevima odvija se u dvije faze:

1. Faza - Separacija

Fluorescentne cijevi raznih promjera se slau u liniju. Krajevi cijevi se odrezuju, te

iste od fosfornog pudera upuhivanjem mlazova zraka. Za postizanje eljene istoe frakcije

stakla, potreban je visok stupanj preciznosti. Kao "leader" u ovoj tehnologiji, MRT moe

postii staklo najvee istoe u industriji recikliranja arulja, zahvaljujui jedinstvenoj

tehnologiji upuhivanja zraka dok je cijev jo u pokretu. Krajevi arulje, staklo i puder se zatim

odvajaju. Kao dodatnu vrijednost, mogue je ponovno upotrijebiti fosforni puder kod

proizvodnje istovrstnih arulja. MRT analizator je sustav detekcije koji identificira i skuplja

razne kvalitete fosfornih pudera, kako bi se isti mogli ponovno upotrijebiti. Analizator

zahtjeva sustav plamenika za rezanje krajeva.

7

Slika 5. MRT linija za rezanje krajeva

2. Faza - obnavljanje

U ovoj fazi iva se obnavlja iz separiranog otpada postupkom destilacije. Za vrijeme procesa

zagrijavanja, iva se isparava te odvaja od ostatka materijala u komoru za hlaenje, gdje se

kondenzira u slobodno tekuu formu. Obnovljena iva ima prosjenu istou od 99,99 % ,

ovisno i o samoj koncentraciji prije procesa.

Slika 6. MRT-jev postupak proiavanja ive

8

Stupanj dobivenih materijala:

Postupkom recikliranja fluorescentnih cijevi ovom metodom kao sirovine dobivamo: isto

staklo, otpadno staklo, flourescentni prah, aluminijski krajevi, te obnovljenu ivu. Oko 90%

stakla iz fluorescentnih cijevi je ponovno upotrebljivo, dok je oko 10% otpadno staklo.

Koliina ive koja preostane ovim postupkom iznosi maksimalno 0,1 mg/l, a prosjeno iznosi

0,001 mg/l. Emisije ive ovim postupkom iznose: maksimalno 0,020 mg/m3, dok prosjeno

iznose manje od 0,005 mg/m3. Ovim postupkom dobiva se takoer oko 25kg/1000 arulja

fluorescentnog praha.

Veina dobivenih sirovina koristi se za ponovnu proizvodnju novih fluorescentnih cijevi!

3.3. Stanje u Hrvatskoj

U sljedeoj tablici vidimo stanje proizvodnje, uvoza te izvoza EE opreme u 2011. godini.

Vidimo da naalost u Hrvatskoj ne postoji proizvodnja bilo kakve vrste arulja s plinskim

izbijanjem.

VRSTA EE OPREME PROIZVODNJA, t UVOZ, t IZVOZ, t

1. Veliki kuanski ureaji 32,10 24 953,28 810,00

2. Mali kuanski ureaji 0,00 4 243,98 90,56

3. Oprema informatike tehnike

(IT) i oprema za

telekomunikacije

1,26 5 672,92 351,21

4. Oprema iroke potronje za

razonodu

0,00 4 208,30 146,72

5. Rasvjetna oprema (osim

arulja s plinskim izbijanjem)

209,85 2 518,26 28,12

5a. arulje s plinskim izbijanjem 0,00 259,23 0,78

6. Elektrini i elektroniki alati

(osim velikih nepokretnih

industrijskih alata)

0,51 2 930,61 52,49

7. Igrake, oprema za razonodu

i portska oprema

0,00 456,20 11,04

8. Medicinski ureaji (osim

implantiranih ureaja)

3,02 319,79 0,03

9. Instrumenti za nadzor i

upravljanje

1,78 883,14 17,85

10. Samoposluni aparati 0,00 415,45 3,69

11. Podaci Carinske uprave,

ukupno*

0,00 67,03 0,00

12. EE oprema tea od 500 kg 0,00 45,50 0,50

UKUPNO, t 248,52 46 973,69 1 512,99

Tablica 1. Proizvedene, uvezene i izvezene koliine EE opreme u 2011 godini

9

U sljedeoj tablici vidimo koliinu EE opreme stavljene na trite u Hrvatskoj.

VRSTA EE OPREME

STAVLJENO NA TRITE, t

2008. 2009. 2010. 2011.

1. Veliki kuanski ureaji 41 985,85 28 146,39 23 558,83 24 175,38

2. Mali kuanski ureaji 5 030,58 4 514,92 4 708,71 4 153,42

3. Oprema informatike tehnike (IT)

i oprema za telekomunikacije

7 630,84 7 102,18 5 288,84 5 322,97

4. Oprema iroke potronje za

razonodu

5 687,05 4 829,91 4 995,49 4 061,58

5. Rasvjetna oprema (osim arulja s

plinskim izbijanjem)

3 757,71 2 937,15 2 522,91 2 699,99

5a. arulje s plinskim izbijanjem 334,17 342,34 282,79 258,45

6. Elektrini i elektroniki alati (osim

velikih nepokretnih industrijskih

alata)

4 405,57 2 635,09 2 576,64 2 878,63

7. Igrake, oprema za razonodu i

portska oprema

477,25 395,73 286,29 445,16

8. Medicinski ureaji (osim

implantiranih ureaja)

422,54 324,38 398,02 322,78

9. Instrumenti za nadzor i

upravljanje

1 189,45 905,13 581,54 867,07

Tablica 2. Koliine EE opreme stavljene na trite RH u razdoblju od 2008. do 2011. godine

Prikupljene koliine otpada dane su u sljedeoj tablici.

EE OTPAD PREMA VRSTI EE OPREME SAKUPLJENE KOLIINE EE OTPADA, t

2008.g. 2009.g 2010.g 2011.g

1. Veliki kuanski ureaji 2 719,98 9 011,11 8 254,20 7 796,76

2. Mali kuanski ureaji 83, 60 114,01 356,30 335,56

3. Oprema informatike tehnike (IT) i

oprema za telekomunikacije

1 736,89 2 121,83 3 384,14 3 296,47

4. Oprema iroke potronje za razonodu 743,60 1 698,65 4 678,17 4 855,37

5. Rasvjetna oprema (osim arulja s

plinskim izbijanjem)

10,56 39,59 65,02 83,64

5a. arulje s plinskim izbijanjem 93,49 48,53 46,48 49,76

6. Elektrini i elektroniki alati (osim

velikih nepokretnih industrijskih alata)

24, 94 196,35 655,03 721,47

7. Igrake, oprema za razonodu i portska

oprema

5,75 67,32 104,59 68,00

8. Medicinski ureaji (osim implantiranih

ureaja)

21,23 43,37 44,19 49,96

9. Instrumenti za nadzor i upravljanje 50,71 58,71 81,16 120,22

10. Samoposluni aparati 227,82 122,48 78,35 141,17

UKUPNO, t 5 718,56 13 521,94 17 747,63 17 518,38

Tablica 3. Sakupljene koliine EE otpada u razdoblju od 2008. do 2011. godine

10

U republici Hrvatskoj naalost ne postoji niti proizvodnja niti mjesto za reciklau

arulja s plinskim izbijanjem, do 2010. godine nije bilo niti u jednoj zemlji oko nas, dok je

2010. godine otvoren pogon "BiS Reciklani centar" u Srbiji. Oni takoer koriste sustav

MRT. BiS Reciklani centar sam organizira prikupljanje fluorescentnih cijevi i prijevoz do

reciklanog dvorita. Bilo bi izuzetno dobro da se i u naoj zemlji jednoga dana napravi

pogon za reciklau iz razloga to sustav prikupljanja tetnog otpada napreduje iz godine u

godinu.

11

ZAKLJUAK

Fluorescentne cijevi ljudi koriste iz razloga to nam utede dosta energije, a samim

time direktno utjeemo na smanjenje koliine potroene energije, a time i emisije CO2 u zrak.

No fluorescentne cijevi sadre ivu koja je izuzetno tetna za ljudski organizam, a i za

okolinu. Iz tog razloga potrebno ih je to bolje i kvalitetnije zbrinuti da iva ne bi dola u

doticaj za zemljom ili sa ovjekom. Tvrtka MRT System international vodea u svijetu po

proizvodnji strojeva za recikliranje fluorescentnih cijev proizvodi mobilne "crushere" za

lomljenje cijevi kao i destilatore za ivu. Oko 90% stakla se ponovo upotrebljava za

proizvodnju novih fluo - cijevi, dobivamo kompletno ispuhan fluorescentni prah (oko 25kg na

1000 cijevi), te ivu sa 99,99% istoom. Vidimo da je ovo izuzetno kvalitetan postupak, te

bismo u bliskoj mogunosti mogli oekivati porast ovakvih reciklanih pogona u svijetu, a

jednoga dana moda i u Hrvatskoj. Perspektiva za Hrvatsku je da bi se s vremenom trebao

poveati broj mjesta za prikupljanje pregorenih arulja jer trenutno on postoji samo u veim

gradovima. Kada bi prikupili vee koliine arulja imali bi i rauna otvoriti pogon za

recikliranje, a moda u budunosti i pogon za proizvodnju fluorescentnih cijevi.

Openito budunost rasvjete bazira se na LED tehnologiji, te se u daljnjoj budunosti

moe oekivati i potpuno izbacivanje fluorescentnih cijevi, te tada nee biti potrebe za

njihovim zbrinjavanjem. Trenutno LED rasvjeta nije rairena zbog visokih cijena, no s

godinama cijene e opasti, te e LED rasvjeta biti pristupanija svima. Odreene tvrtke poput

tvrtke "LED EcoVision" otile su korak dalje te proizvode LED cijevi koje u potpunosti

odgovaraju dimenzijama fluorescentnih cijevi, te se lako moe izvriti zamjena.

Slika 7. Izgled LED cijevi tvrtke LED EcoVision

12

LITERATURA

[1] M. Kljajin; M. Opali; A. Pintari, Recikliranje elektrinih i elektronikih proizvoda,

Slavonski Brod-Zagreb-Osijek, 2006. god.

[2] http://hr.wikipedia.org/wiki/Fluorescentna_cijev, pristup ostvaren 5.6.2013.

[3] G. Paveli - Elektroniki otpad (seminarski rad), FER - Zagreb, 2009. god.

[4] Agencija za zatitu okolia - Izvjee o elektrinom i elektronikom otpadu za 2011.

godinu, prosinac 2012. god.

[5] Miroslav Lajei - Ekonomska cena primene ekolokih zakona WEEE, sijeanj 2008. god.

[6] Prof.dr.sc. Stanko Uri; Dr.sc. Slaven Dobrovi - Ekoloki zasnovan sustav zbrinjavanja

komunalnog otpada, Krk, oujak 2012. god.

[7] http://www.mrtsystem.com/, pristup ostvaren 13.6.2013. god.

[8] http://www.led-rasvjeta.com.hr/LED-EcoVision/led-umjesto-fluo.html, pristup ostvaren

13.6.2013. god.