Nghiên cứu phân loại tiền xử lý ti vi thải thành nhựa kim loại thủy tinh và xây dựng hướng dẫn kỹ thuật phân loại tiền xử lý

Vì vậy luận văn “Nghiên cứu phân loại tiền xử lý ti vi thải thành: nhựa, kim loại, thủy tinh và xây dựng hướng dẫn kỹ thuật phân loại tiền xử lý” là cần thiết trong quá trình phát triể

KỸ THUẬT PHÂN LOẠI TIỀN XỬ LÝ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Hà Nội - 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Đỗ Thị Nguyệt

NGHIÊN CỨU PHÂN LOẠI TIỀN XỬ LÝ TV THẢI THÀNH: NHỰA, KIM LOẠI, THỦY TINH VÀ XÂY DỰNG HƯỚNG DẪN

KỸ THUẬT PHÂN LOẠI TIỀN XỬ LÝ

Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Kỹ thuật môi trường

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS Huỳnh Trung Hải

Hà Nội – Năm 2013

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được hoàn thành tại Viện Khoa học và công nghệ môi trường - Trường Đại học Bách Khoa Hà nội, Bộ môn Hoá vô cơ – Khoa Hoá - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Hà Nội với sự hướng dẫn của PGS.TS Huỳnh Trung Hải

Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Huỳnh Trung Hải đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu, thực hiện luận văn và đã cho tôi những định hướng, ý kiến nhận xét, góp ý quý báu

Tôi xin chân thành cảm ơn Viện Đào tạo sau đại học, các thầy cô giáo, cán

bộ nhân viên trong Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội và đặc biệt cảm ơn lãnh đạo và cán bộ phòng thí nghiệm C5-10, phòng thí nghiệm Bộ môn Hoá vô cơ – Khoa Hoá - Trường Đại học Khoa học tự nhiên – ĐHQG Hà Nội đã quan tâm giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình thí nghiệm, nghiên cứu và học tập

Tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn bên tôi, động viên, giúp đỡ tôi vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành luận văn này

Hà Nội, tháng 01/2013

HỌC VIÊN

Đỗ Thị Nguyệt

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của tôi, thuộc đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước "Xử lý chất thải điện tử gia dụng" do thầy hướng dẫn PGS Huỳnh Trung Hải làm chủ nhiệm Các kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

TÁC GIẢ

Đỗ Thị Nguyệt

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ GIA DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI TIỀN XỬ LÝ 3

I.1 Khái niệm và thành phần chất thải điện tử 3

I 2 Hiện trạng phát sinh chất thải điện tử 8

I.2.1 Hiện trạng phát sinh chất thải điện tử trên thế giới 8

I.2.2 Hiện trạng phát sinh chất thải điện tử ở Việt Nam 10

I.3 Quản lý chất thải điện tử 12

1.4 Các phương pháp tiền xử lý chất thải điện tử 21

1.4.1 Tiền xử lý ti vi CRT 23

1.4.2 Xử lý màn hình CRT 24

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM 26

2.1 Đối tượng nghiên cứu 26

2.2 Dụng cụ, nguyên liệu, hóa chất 30

2.2.1 Đối với phân loại, tiền xử lý tivi màn hình CRT 30

2.2.2 Đối với thủy tinh màn hình CRT sử dụng để sản xuất vật liệu xây dựng 31 2.3 Quy trình thực nghiệm 33

2.3.1 Phân loại, tiền xử lý TV màn hình CRT 33

2.3.2 Sử dụng thủy tinh từ màn hình CRT vật liệu sản xuất vật liệu xây dựng 35 2.4 Rủi ro và chất thải phát sinh trong quá trình tháo dỡ 37

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 Khối lượng và hàm lượng các thành phần trong tivi CRT 38

3.2 Màn hình CRT 49

3.3 Đánh giá khả năng thu hồi vật liệu sau quy trình phân loại tiền xử lý 57

3.4 Xây dựng quy trình phân loại 65

3.4.1 Xây dựng quy trình phân loại tiền xử lý ti vi màn hình CRT 65

3.4.2 Đề xuất mô hình dây chuyền tiền xử lý ti vi CRT 68

KẾT LUẬN 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

PHỤ LỤC 78

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Phân loại thiết bị điện và điện tử thải theo chỉ thị của Liên minh

Châu Âu về thiết bị điện và điện tử thải .4

Bảng 1.2 Khối lượng trung bình và các thành phần trong chất thải điện tử .6

Bảng 1.3 Khối lượng trung bình của các thành phần trong ti vi CRT 7

Bảng 1.4 Tỉ lệ các hoạt động đối với chất thải thiết bị điện, điện tử gia dụng ở Việt Nam 18

Bảng 1.5 Pháp luật cụ thể hoặc dự thảo pháp luật EPR Châu Á 20

Bảng 1.6 So sánh quá trình tháo dỡ ở một số quốc gia 22

Bảng 2.1 Đối tượng nghiên cứu 27

Bảng 2.2 Thành phần hóa học và thành phần vật lý của xi măng 31

Bảng 2.3 Thành phần hóa học và thành phần vật lý của thủy tinh từ

màn hình CRT 32

Bảng 2.4 Tỷ lệ pha trộn các mẫu 35

Bảng 3.1 Các loại ti vi màn hình CRT 38

Bảng 3.2 Khối lượng trung bình của các thành phần trong màn hình CRT 50

Bảng 3.3 Hình ảnh các mẫu bê tông chụp bằng thiết bị SEM 53

Bảng 3.4 Kết quả phân tích hàm lượng chì bằng phương pháp ngâm chiết 55

Bảng 3.5 Kết quả phân tích hàm lượng chì bằng phương pháp tổng số 56

Bảng 3.6 Khả năng thu hồi vật liệu trong một chiếc tivi CRT 14 inch 58

Bảng 3.7 Khả năng thu hồi vật liệu trong một chiếc tivi CRT 15 inch 58

Bảng 3.8 Khả năng thu hồi vật liệu trong một chiếc tivi CRT 16 inch 59

Bảng 3.9 Khả năng thu hồi vật liệu trong một chiếc tivi CRT 17 inch 59

Bảng 3.10 Khả năng thu hồi vật liệu trong một chiếc tivi CRT 19 inch 59

Bảng 3.11 Khả năng thu hồi vật liệu trong một chiếc tivi CRT 20 inch 60

Bảng 3.12 Khả năng thu hồi vật liệu trong một chiếc tivi CRT 21 inch 60

Bảng 3.13 Khả năng thu hồi vật liệu trong một chiếc tivi CRT 25 inch 60

Bảng 3.14 Khả năng thu hồi vật liệu trong một chiếc tivi CRT 29 inch 61

Bảng 3.15 Khả năng thu hồi kim loại từ bảng mạch in tivi CRT tính theo khối lượng 64

Bảng 3.16 Danh sách các hạng mục của mô hình làm việc đề xuất 68

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Tỉ lệ các nhóm thiết bị điện và điện tử thải 5

Hình 1.2 Thành phần vật liệu trong thiết bị điện và điện tử thải 5

Hình 1.4 Sự gia tăng chất thải điện tử trên toàn cầu 10

Hình 1.5 Lượng chất thải thiết bị điện và điện tử ở Việt Nam từ 2002-2006 và ước tính đến năm 2020 11

Hình 1.6 Hệ thống thu gom thiết bị điện và điện tử thải 13

Hình 1.7 Xuất khẩu chất thải điện tử 14

Hình 1.8 Mô hình thu gom và xử lý chất thải điện và điện tử 17

Hình 1.9 Cấu tạo tivi CRT 23

Hình 1.10 Cấu tạo màn hình CRT 24

Hình 1.11 Các phương pháp tách màn hình CRT 24

Hình 2.1 Quy trình thực nghiệm tháo dỡ ti vi CRT 34

Hình 2.2 Quy trình thực nghiệm tách màn hình CRT 35

Hình 2.3 Quy trình thực nghiệm tách sản xuất gạch bê tông nhẹ 36

Hình 3.1 Khối lượng và hàm lượng các thành phần trong tivi CRT 14” 39

Hình 3.2 Khối lượng và hàm lượng các thành phần trong tivi CRT 15” 40

Hình 3.3 Khối lượng và hàm lượng các thành phần trong tivi CRT 16” 41

Hình 3.4 Khối lượng và hàm lượng các thành phần trong tivi CRT 17” 42

Hình 3.5 Khối lượng và hàm lượng các thành phần trong tivi CRT 19” 43

Hình 3.6 Khối lượng và hàm lượng các thành phần trong tivi CRT 20” 44

Hình 3.7 Khối lượng và hàm lượng các thành phần trong tivi CRT 21” 45

Hình 3.8 Khối lượng và hàm lượng các thành phần trong tivi CRT 25” 46

Hình 3.9 Khối lượng và hàm lượng các thành phần trong tivi CRT 29” 47

Hình 3.10 Phân bố phần trăm khối lượng các bộ phận trong chín loại tivi CRT nghiên cứu 48

Hình 3.11 Thành phần phần trăm trung bình các loại của màn hình CRT, % 51

Hình 3.12 Sự phụ thuộc cường độ kháng nén phụ thuộc vào % thủy tinh màn hình CRT 52

Hình 3.13 Sự phụ thuộc khối lượng thể tích của bê tông vào % thủy tinh màn hình CRT 52Hình 3.14 Khối lượng vật liệu có thể thu hồi trong các loại tivi CRT nghiên cứu 62Hình 3.15 Quy trình tháo dỡ ti vi CRT 67Hình 3.16 Sản phẩm của quá trình tiền xử lý màn hình CRT 67Hình 3.17 Mô hình dây chuyền tiền xử lý ti vi CRT 70

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

AAS Thiết bị quang phổ hấp thụ nguyên tử

CTR Chất thải rắn

E-waste Chất thải điện tử

EU Liên minh châu Âu

EMPA Trung tâm Nghiên cứu vật liệu liên bang Thụy Sỹ

EPR Trách nhiệm nhà sản xuất kéo dài

NSX Nhà sản xuất

PC Máy vi tính

UNEP: Chương trình Môi trường Liên hiệp quốc

UNESCO: Tổ chức giáo dục, Khoa học và văn hóa của Liên hiệp quốc

TV Ti vi

WHO: Tổ chức Y tế Thế giới

WEEE Thiết bị điện và điện tử gia dụng thải

MỞ ĐẦU

Chất thải điện tử hiện tại chiếm 5% của tất cả các chất thải rắn trên thế giới, không chỉ các nước phát triển phát sinh tạo ra chất thải điện tử, châu Á loại bỏ ước tính khoảng 12 triệu tấn mỗi năm [1]

Chất thải điện tử là một trong những loại hình chất thải phát triển nhanh nhất của chất thải rắn bởi vì ngày nay con người thường xuyên nâng cấp điện thoại di động, máy tính, ti vi, thiết bị âm thanh và máy in Trong đó điện thoại di động và máy tính được thay thế nhiều nhất

Ở Việt Nam hiện nay, nhu cầu về thiết bị điện – điện tử gia dụng đang gia tăng do sự phát triển của nền kinh tế, sự giảm giá thành mang tính cạnh tranh của thiết bị, cùng với những thay đổi về mẫu mã, loại hình và công năng Điều này sẽ tạo ra một lượng chất thải điện – điện tử gia dụng lớn trong tương lai gần với tốc độ gia tăng nhanh chóng Theo các tính toán của H.T Hải và các cộng sự, 2006 [23],

số lượng thiết bị điện - điện tử gia dụng thải ở Việt Nam trong giai đoạn 2001 đến năm 2006 vào khoảng 800.000 chiếc, còn theo các tính toán của N.Đ.Quang và nhóm nghiên cứu [14]thì năm 2010, có hơn 3,77 triệu đồ điện - điện tử gia dụng bị thải bỏ với trọng lượng ước tính khoảng 113 ngàn tấn Con số này sẽ tăng lên 17 triệu đơn vị hay 563 ngàn tấn vào năm 2025, cho thấy sự gia tăng nhanh chóng của loại chất thải này

Hiện nay, thiết bị điện - điện tử gia dụng hết hạn sử dụng hoặc thải bỏ hầu như chưa được quan tâm đúng mức cả về quản lý, tái chế và tái sử dụng Vấn đề về chất thải điện tử trở nên nghiêm trọng không chỉ do sự gia tăng khối lượng chất thải

mà hơn nữa, đó là các nguy cơ đe dọa đối với môi trường và sức khỏe con người do các thành phần độc hại trong chất thải gây nên Danh mục các chất nguy hại do Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) chỉ định bao gồm 24 chất Trong đó có nhiều hợp chất

cực độc từ nguồn chất thải của ngành sản xuất điện tử Các giải pháp đồng bộ cả về

kỹ thuật, kinh tế và quản lý là hết sức cấp bách nhằm bảo vệ môi trường và thu hồi tái sử dụng các tài nguyên quý hiếm có trong chất thải điện tử

Mặc dù đã được đề cập đến trong luật Bảo vệ Môi trường 2005, nhưng vấn

đề chất thải điện - điện tử và quản lý loại chất thải này vẫn chưa được quan tâm đầy

đủ ở mức độ các nhà quản lý và các nhà nghiên cứu Việc tái chế, tái sử dụng thiết

bị điện và điện tử gia dụng thải ở Việt Nam chỉ mới dừng ở quy mô nhỏ, phân tán với công nghệ - kỹ thuật cũng như thiết bị lạc hậu gây ô nhiễm môi trường Trong những năm gần đây, Việt Nam đã có một vài công trình nghiên cứu về loại chất thải này, tuy nhiên, các nghiên cứu này còn rời rạc, chưa mang tính hệ thống Mặt khác, các công nghệ mới và hiện đại trong tái chế và xử lý chất thải điện – điện tử ở Việt Nam vẫn chưa được chuyển giao đầy đủ, hoặc đã được chuyển giao xây dựng nhưng không hoặc ít hoạt động do chưa phù hợp với điều kiện Việt Nam, mà ví dụ điển hình là công ty TNHH Thye Ming Việt Nam Do vậy, cho đến nay vẫn chưa có được một căn cứ khoa học và thực tiễn đầy đủ để Nhà nước có thể đưa ra các chính sách và cơ chế hoàn chỉnh nhằm kiểm soát loại chất thải này

Một số nghiên cứu mang tính chất khởi đầu trong công nghệ tái chế chất thải điện tử đã được Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Đại học Bách Khoa Hà Nội tiến hành từ năm 2005 và bước đầu đã có những kết quả đáng khích lệ [66] Tuy nhiên, các nghiên cứu này mới chỉ dừng ở quy mô nghiên cứu khoa học cơ bản Vì

vậy luận văn “Nghiên cứu phân loại tiền xử lý ti vi thải thành: nhựa, kim loại, thủy

tinh và xây dựng hướng dẫn kỹ thuật phân loại tiền xử lý” là cần thiết trong quá trình

phát triển công nghệ tái chế chất thải điện tử hiện nay Để có thể thực hiện được nội dung này, cần thiết phải có những nghiên cứu cơ bản xác định thực trạng và dự báo nhu cầu phát sinh và xử lý loại chất thải này trong tương lai gần, đưa ra được hệ số phát thải chung của ti vi Luận văn bao gồm những nội dung chính như sau:

1 Tổng quan về chất thải điện và điện tử trong và ngoài nước

2 Nghiên cứu xây dựng quy trình tiền xử lý, tháo dỡ tivi CRT phân loại thành các loại: các kim loại, nhựa, thủy tinh và bản mạch in

3 Nghiên cứu tái chế thủy tinh của màn hình CRT thành nguyên liệu sản xuất gạch bê tông nhẹ

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ GIA DỤNG VÀ

PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI TIỀN XỬ LÝ

I.1 Khái niệm và thành phần chất thải điện tử

Thiết bị điện và điện tử gia dụng thải (WEEE – Waste Electrical and Electronic Equipment), hay thường được biết đến với tên là chất thải điện tử (E-waste), hiểu đơn giản là các thiết bị điện, điện tử cũ, hỏng, lỗi thời (như tivi, tủ lạnh, máy giặt, điện thoại di động, máy vi tính ) bị người tiêu dùng thải bỏ sau một thời gian sử dụng Không có một tiêu chuẩn nào để định nghĩa chất thải điện tử,

do đó có thể tìm thấy nhiều định nghĩa khác nhau liên quan đến chất thải điện tử Liên minh Châu Âu, các quốc gia như Mỹ, Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Thái Lan,… đều đưa ra các định nghĩa riêng về chất thải điện tử

Định nghĩa về chất thải điện tử được chấp nhận rộng rãi nhất là theo Liên

minh Châu Âu (2002): “Chất thải thiết bị điện và điện tử bao gồm tất cả các thành

phần, phụ kiện là một phần của thiết bị điện, điện tử hay toàn bộ thiết bị điện, điện

tử tại thời điểm bị thải bỏ” [60]

Cơ quan bảo vệ môi trường Mỹ (USEPA) thì đề cập đến chất thải điện

tử (e- waste) hay phế liệu điện tử (e-scrap) như là các sản phẩm điện tử “gần hết” hoặc “không còn” giá trị hữu dụng nữa

Ở Việt Nam, cho đến nay chưa có một định nghĩa chính thức nào về chất thải điện tử, tuy nhiên loại chất thải này được xếp vào nhóm chất thải nguy hại (bao gồm các loại chất thải có mã số 16 01 06, 16 01 07, 16 01 12 và 16 01 13

theo thông tư 12/2011/TT- BTNMT Quy định về Quản lý chất thải nguy hại của Bộ Tài nguyên và Môi trường) Ngoài ra, trong dự thảo Quyết định Quy

định về việc thu hồi, xử lý sản phẩm thải bỏ của Thủ tướng Chính phủ năm 2010

các loại thiết bị điện, điện tử là một trong những loại sản phẩm nằm trong danh mục sản phẩm phải được thu hồi, xử lý khi thải bỏ

Cũng theo Liên minh Châu Âu, các loại chất thải thiết bị điện và điện tử gia dụng có thể được chia thành mười nhóm như liệt kê trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Phân loại thiết bị điện và điện tử thải theo chỉ thị của Liên minh

Châu Âu về thiết bị điện và điện tử thải [15]

4 Thiết bị tiêu dùng Đài, tivi, máy quay phim, máy

ghi âm, âm ly, nhạc cụ

5 Thiết bị chiếu sáng Đèn huỳnh quang, đèn compact,

…

6

Dụng cụ điện và điện tử (ngoại

trừ các dụng cụ cố định quy mô lớn) Máy khoan, máy cưa, máy khâu,

dụng cụ hàn

7 Đồ chơi, thiết bị giải trí và thể thao Tàu điện, ô tô đồ chơi, máy chơi

điện tử cầm tay

8 Thiết bị y tế (ngoại trừ các sản

phẩm cấy ghép và truyền nhiễm)

Thiết bị phóng xạ, máy lọc máu, thiết bị tim mạch, máy hô hấp

9 Dụng cụ theo dõi và kiểm soát Máy điều nhiệt, máy dò khói, thiết bị cân đo

10 Máy móc tự động Máy rút tiền tự động, máy pha

nước nóng

Trong mười nhóm được liệt kê trong bảng 1.1, các nhóm từ 1-4 chiếm gần 95% tổng lượng thiết bị điện và điện tử thải phát sinh (Hình 1.1)

Hình 1.1 Tỉ lệ các nhóm thiết bị điện và điện tử thải [15]

Trong các thiết bị điện, điện tử có thể có tới hơn 1000 chất khác nhau, bao gồm cả các chất nguy hại (như chì, thủy ngân, cadimi, asen ) và không nguy hại Rất khó để có thể đưa ra một hợp phần chung cho toàn bộ dòng chất thải điện, điện

tử Tuy nhiên, hầu hết các nghiên cứu đều chia các thành phần vật liệu trong chất thải điện, điện tử thành năm nhóm: kim loại đen, kim loại màu, nhựa, thủy tinh và các thành phần khác (Hình 1.2)

Hình 1.2 Thành phần vật liệu trong thiết bị điện và điện tử thải [60]

Theo ETC/RWM (European Topic Centre on Resource and Waste Management) [15], sắt và thép là các vật liệu phổ biến nhất được tìm thấy trong

thiết bị điện và điện tử, chiếm gần một nửa trọng lượng của thiết bị điện, điện tử thải Nhựa là thành phần lớn thứ hai, chiếm xấp xỉ 21% trọng lượng thiết bị điện, điện tử thải Các kim loại màu bao gồm các kim loại quý (như đồng, nhôm, bạc, vàng, platin, selen, asen ), chiếm gần 13% tổng trọng lượng thiết bị điện và điện tử thải - đây là những vật liệu có tiềm năng tái chế cao

Khối lượng trung bình và hàm lượng cụ thể của một số loại vật liệu/thành phần có trong các thiết bị như ti vi, tủ lạnh, máy giặt, máy vi tính được mô tả trong bảng 1.2

Bảng 1.2 Khối lượng trung bình và các thành phần trong chất thải điện tử [60]

Thành phần chính trong chất thải rắn (CTR) điện tử là các kim loại, các hợp kim và một số các hợp chất dạng rắn Khi ở trạng thái hoàn toàn bị cô lập chúng rất bền và không ảnh hưởng đến môi trường Nhưng khi tiếp xúc trực tiếp với không khí, độ ẩm, ánh sáng…, một loạt các quá trình hóa học xảy ra tạo thành các hợp chất và khả năng chuyển đổi sang các trạng thái rất lớn, làm cho chúng trở nên dễ hòa tan trong nước, khuyếch tán vào không khí Điều này đã được thực tế chứng

minh: Ở các vùng nhiệt đới các thiết bị được làm việc trong môi trường có điều hòa nhiệt độ, độ ẩm không khí thấp, sẽ có tuổi thọ cao hơn

Sự tác động của môi trường không khí đô thị, nhất là không khí không sạch đến các thiết bị và chất thải điện tử là vô cùng đa dạng Không những nó có khả năng phá hủy nhanh mà còn làm cho sự ô nhiễm môi trường trở nên phức tạp và khó có thể tính toán trước một cách chính xác

Thiết bị điện và điện tử có chứa các phần phân đoạn khác nhau của vật liệu

có giá trị Hầu hết các chất có giá trị được tìm thấy trong bảng mạch in, mà xảy ra với số lượng có liên quan chủ yếu trong các loại thiết bị văn phòng, thông tin và truyền thông cũng như giải trí và điện tử tiêu dùng Bên cạnh đó cũng được biết đến kim loại quý hiếm như vàng, bạc, bạch kim và palladium vật liệu cũng khan hiếm như indium và gallium bắt đầu đóng một vai trò quan trọng, do ứng dụng công nghệ mới (ví dụ như màn hình phẳng, pin quang điện) (Bảng 1.3)

Bảng 1.3 Khối lượng trung bình của các thành phần trong ti vi CRT [39]

I 2 Hiện trạng phát sinh chất thải điện tử

I.2.1 Hiện trạng phát sinh chất thải điện tử trên thế giới

Trong những thập kỷ qua, ngành công nghiệp điện tử đã cách mạng hóa thế giới: điện và sản phẩm điện tử đã trở nên phổ biến của cuộc sống ngày nay Những sản phẩm này phục vụ trong các lĩnh vực như y học, di động, giáo dục, y tế, thực phẩm cung cấp, thông tin liên lạc, an ninh, bảo vệ môi trường và văn hóa Các thiết bị bao gồm như tủ lạnh, máy giặt, điện thoại di động, máy tính cá nhân, máy in, đồ chơi

và TV Số lượng của các thiết bị đưa ra thị trường mỗi năm được tăng lên cả ở những nước có nền công nghiệp phát triển và những nước đang phát triển

Theo Liên minh châu Âu (EU) [22], tổng trọng lượng của các thiết bị điện tử trên thị trường trong năm 2005 dao động lên đến hơn 9,3 triệu tấn, đặc biệt là ở Đông Âu Thiết bị điện tử có mặt trên thị trường bao gồm: Hơn 44 triệu thiết bị gia dụng lớn ở EU15, 48 triệu máy tính để bàn và máy tính xách tay, khoảng 32 triệu

TV, 776 triệu bóng đèn…

Ở Mỹ [17], trong năm 2006, hơn 34 triệu TV và màn hình đã có mặt trên thị trường, hơn 24 triệu máy tính cá nhân, khoảng 139 triệu thiết bị truyền thông di động như điện thoại di động, máy nhắn tin hoặc điện thoại thông minh đã được sản xuất Đây là khoảng thời gian có tốc độ tăng trưởng cao nhất đối với các thiết bị truyền thông: năm 2003 gần 90 triệu thiết bị đã được bán và lên đến 152 triệu thiết

bị năm 2008

Ấn Độ có một cơ sở lắp ráp khoảng 5 triệu máy tính trong năm 2006, góp 25% vào tốc độ tăng trưởng hàng năm trong ngành công nghiệp PC Ấn Độ [17]

Ở Trung Quốc [68], khoảng 14 triệu máy tính được bán trong năm 2005, hơn

48 triệu TV, gần 20 triệu tủ lạnh và 7,5 triệu máy điều hòa không khí vào năm

2001, cả tốc độ tăng trưởng và thâm nhập thị trường ngày càng tăng qua các năm

Hiệp hội GSM ước tính rằng 896 triệu thiết bị cầm tay điện thoại di động được bán ra trong 2006 trên toàn thế giới [18]

Hiện nay, các dữ liệu thống kê về lượng chất thải điện, điện tử sinh ra là chưa đầy đủ Chương trình môi trường Liên hợp quốc ước tính có khoảng 20-50

triệu tấn chất thải điện tử bị thải bỏ trên thế giới mỗi năm [60] Ở các nước phát triển, lượng chất thải này tương đương khoảng 1% tổng lượng chất thải rắn và ở các nước đang phát triển là 0,01-1% tổng lượng chất thải rắn đô thị phát sinh [60]

Ở các quốc gia thành viên EU15, tổng lượng thiết bị điện và điện tử thải phát sinh thay đổi từ 3,3-3,6 kg/người giai đoạn 1990-1999 và được ước tính là

khoảng 3,9-4,3 kg/người giai đoạn 2000-2010 (EEA, 2003) Còn theo ước tính

của Liên hợp quốc, tổng lượng chất thải điện, điện tử phát sinh ở 27 quốc gia thành viên thuộc cộng đồng Châu Âu dao động trong khoảng 8,3-9,1 triệu tấn/năm [59] hay 14-15 kg/người [60]; và lượng chất thải điện, điện tử sinh ra trên toàn cầu là khoảng 40 triệu tấn/năm [59]

Mỹ là quốc gia có lượng chất thải điện tử phát sinh nhiều nhất trên thế giới (khoảng 3 triệu tấn/năm), tiếp sau đó là Trung Quốc (khoảng 2,3 triệu tấn/năm) Trong một báo cáo năm 2006 của Hiệp hội các nhà tái chế thiết bị điện tử thế giới (International Association of Electronics Recyclers), lượng chất thải điện

tử sinh ra ở Mỹ là 400 triệu thiết bị/năm Năm 2007, lượng chất thải điện tử ở Mỹ

là 3,01 triệu tấn và tăng lên khoảng 3,16 triệu tấn vào năm 2008 [61]

Đối với các quốc gia đang phát triển, đặc biệt là khu vực Châu Á và Châu Phi, lượng chất thải điện tử phát sinh là thấp hơn Ví dụ, ở Thái Lan, số lượng các thiết bị điện tử gia dụng điển hình bao gồm sáu loại tivi, tủ lạnh, máy giặt, máy vi tính, điện thoại di động và máy điều hòa thải ra ước tính khoảng gần 8000 chiếc vào năm 2001 và tăng lên gần 11400 chiếc vào năm 2005 [70] Còn ở Campuchia, lượng chất thải điện tử được ước tính là thay đổi từ 6.792 tấn năm 2008 đến 22.443 tấn năm 2019 [58]

Theo kết quả này, có thể thấy lượng chất thải điện tử sinh ra từ tivi là lớn nhất ở tất cả các quốc gia đang phát triển kể trên Ngoài ra, dòng chất thải điện tử

từ máy vi tính được dự báo sẽ tăng 6-8 lần ở Uganda, 4-8 lần ở Senegal, 5 lần ở

Ấn Độ, và 2-4 lần ở Nam Phi và Trung Quốc vào năm 2020 Còn đối với dòng chất thải từ điện thoại di động, Ấn Độ là quốc gia được dự báo sẽ có tốc độ tăng trưởng lớn nhất (18 lần vào năm 2020) Ở quy mô toàn cầu, lượng chất thải điện tử

được dự báo là sẽ tăng lên mức trên 70 triệu tấn vào năm 2014 (Hình 1.4) [24]

Hình 1.4 Sự gia tăng chất thải điện tử trên toàn cầu

Như vậy, sự gia tăng lượng chất thải điện tử không phải là vấn đề của riêng một quốc gia nào mà mang tính toàn cầu Không chỉ các quốc gia phát triển mới quan tâm đến loại chất thải này mà cả các quốc gia đang phát triển, nơi đang được tiếp cận ngày càng nhiều hơn với các thiết bị hiện đại cũng như các sản phẩm lỗi thời từ các quốc gia phát triển chuyển sang, chất thải điện tử cũng là một vấn đề mang tính thời sự

I.2.2 Hiện trạng phát sinh chất thải điện tử ở Việt Nam

Theo kết quả điều tra năm 2005 [23], Việt Nam có khoảng 50 cơ sở sản xuất, lắp ráp linh kiện, thiết bị điện tử Định hướng phát triển ngành công nghiệp này đến năm 2020, tổng số các cơ sở công nghiệp điện tử sẽ tăng lên khoảng 120 - 150 cơ

sở Hiện tại đã hình thành một số các cơ sở sản xuất linh kiện điện tử như đèn hình

ti vi, monitor, tụ điện, điện trở, mạch in… và trong tương lai không xa ngành công nghiệp vật liệu điện tử - bán dẫn cũng sẽ ra đời Bước đầu công nghiệp điện tử ở Việt Nam cùng với các ngành khác như bưu chính viễn thông, tự động hóa, công nghệ thông tin đã mang lại bộ mặt mới trong đời sống sinh hoạt xã hội, góp phần đáng kể vào thu nhập quốc dân

0 500,000

Tủ lạnh Điều hòa Máy giặt

Hình 1.5 Lượng chất thải thiết bị điện và điện tử ở Việt Nam từ 2010 và ước

tính đến năm 2020 [62]

Hình 1.5 cho thấy, dự báo đến năm 2020, đáng chú ý nhất trong việc gia tăng lượng thải là mặt hàng tivi, tiếp đến là điện thoại di động (tăng khoảng Đây cũng chính là hai loại thiết bị điện tử được sử dụng phổ biến nhất trong xã hội tại thời điểm hiện tại Bên cạnh đó, tuổi thọ của sản phẩm và tính đổi mới liên tục của công nghệ cũng đóng vai trò trong sự gia tăng lượng thải Những thiết bị

có tuổi thọ ngắn và công nghệ cải tiến liên tục thường bị thải bỏ nhanh và nhiều hơn

Tuy nhiên, đồng hành với sự phát triển công nghiệp điện tử là sự phát sinh một lượng không nhỏ chất thải điện tử, bao gồm: chất thải công nghiệp điện tử và thiết bị điện, điện tử thải sau sử dụng

Chất thải công nghiệp điện tử (WES) bao gồm vụn kim loại, dây dẫn điện, bản mạch in hỏng, linh kiện hỏng, chất thải hàn Qua quá trình điều tra, khảo sát tại 11 tỉnh thành trong cả nước cho thấy, một đặc tính quan trọng nhất của WES là thành phần kim loại màu và kim loại nặng rất lớn, trong đó đồng chiếm thành phần chủ yếu, cụ thể: thành phẩn đồng (Cu) trong mẫu chân linh kiện rời chiếm trên 98%; tạp chất kim loại trong đó thiếc (Sn), chì (Pb) chiếm khoảng 1,5%, phần còn

lại là màng bảo vệ có đặc tính hữu cơ, cao phân tử Trong các bản mạch in thải có chứa thành phần đồng là chủ yếu, ngoài ra còn có khá nhiều các kim loại khác như

Fe, Al, Sn, Ni, Pb, Zn và đặc biệt quan trọng là tồn tại trong đó một lượng các kim loại quý Ag, Au, Pt, Pd Trong phế liệu hàn thành phần chủ yếu là Sn, Pb ở các dạng kim loại và ôxít kim loại do bị ôxy hóa trong quá trình hàn ở dạng xỉ

Bên cạnh chất thải công nghiệp điện tử, ngày nay công nghệ ngày càng phát triển đã làm giảm tuổi thọ trung bình của sản phẩm và phát sinh một khối lượng lớn các thiết bị điện, điện tử thải Loại chất thải này chứa một lượng lớn các hợp chất độc hại là tác nhân làm cho các vấn đề môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng Theo số liệu thống kê qua nghiên cứu cho thấy, lượng thiết bị điện, điện tử gia dụng thải tăng khoảng 15%/năm [62]

I.3 Quản lý chất thải điện tử

Việc quản lý thiết bị điện và điện tử thải bao gồm các giai đoạn thu gom, vận chuyển, phân loại, xử lý và thải bỏ Trên thế giới, hệ thống thu gom chất thải điện, điện tử được thực hiện qua các kênh thu gom như: hệ thống thu hồi lại của nhà sản xuất/nhà phân phối lẻ, hệ thống thu gom đô thị và hệ thống thu gom của nhà tái chế/nhà tháo dỡ (Hình 1.6)

Mặc dù đã phát triển hệ thống thu gom thông qua nhiều kênh và có sự kiểm soát chặt chẽ nhưng thực tế, tỉ lệ thu gom thiết bị điện và điện tử thải ở các nước phát triển không thật sự cao Như ở các quốc gia EU, lượng thiết bị điện, điện tử thải thu gom được chỉ bằng 20-33% so với lượng thiết bị điện, điện tử mới đưa vào thị trường

Hình 1.6 Hệ thống thu gom thiết bị điện và điện tử thải [60]

Quốc gia có tỉ lệ chất thải điện tử được thu gom nhiều nhất là Thụy Điển [16] Quốc gia này đã xây dựng và phát triển hệ thống thu gom và tái chế chất thải điện tử rất tốt thông qua sự hợp tác giữa chính quyền và nhà sản xuất: chính quyền quản lý và hỗ trợ tài chính cho các điểm thu gom còn nhà sản xuất sẽ quản lý và hỗ trợ tài chính cho việc vận chuyển thiết bị điện và điện tử thải đến các cơ sở tái chế

Tuy là quốc gia có lượng phát thải lớn nhất, tỉ lệ thu gom để xử lý các loại thiết bị điện, điện tử thải ở Mỹ không thực sự cao Cơ quan bảo vệ môi trường

Mỹ (US EPA) ước tính có khoảng 235 triệu thiết bị điện tử đã qua sử dụng được lưu giữ tại các hộ gia đình vào năm 2007, trong đó bao gồm 99,1 triệu ti vi, 110,2 triệu máy vi tính [64] Những con số này nói lên rằng, ngay cả ở các nước phát triển, việc thu gom cũng gặp nhiều khó khăn Do đó, cần thiết phải nghiên cứu xây dựng được các mô hình phù hợp để nâng cao hiệu quả thu gom chất thải điện tử

Tỉ lệ thu gom chất thải điện tử ở các nước đang phát triển còn thấp hơn nữa Hình thức thu gom chủ yếu là thông qua các cá nhân thu gom (đồng nát) Lực lượng này sẽ đến thu mua đồ điện, điện tử thải tại từng hộ gia đình sau đó chuyển đến các đại lý thu gom cấp cao hơn Các hoạt động này, trên thực tế, diễn ra một cách sôi động trên thị trường nhưng không nằm trong khuôn khổ quản lý của pháp luật Dòng chất thải điện tử ở các quốc gia như Nhật Bản, Đài Loan, Hàn Quốc… được trình bày trong phần phụ lục của báo cáo

Dòng chất thải điện tử không được thu gom xử lý ở các quốc gia Châu

Âu, Bắc Mỹ, Hàn Quốc, Nhật Bản hay Otxtralia thường được vận chuyển sang các quốc gia ở Châu Phi và Châu Á như Nam Phi, Ghana, Ấn Độ, Trung Quốc, Việt Nam; biến các nước đang phát triển thành các “bãi rác” về chất thải điện tử của các nước phát triển Nguyên nhân là do, trong khi chi phí cho việc xử lý trong nước rất tốn kém thì việc xuất khẩu chất thải điện tử lại dễ dàng và mang lại lợi nhuận cho các doanh nghiệp Đôi khi, việc xuất khẩu chất thải điện tử sang các quốc gia kém phát triển hơn còn dưới hình thức quyên góp đồ cho người nghèo Thực tế này đã dẫn đến sự ra đời của công ước Basel vào năm 1989 tại Basel, Thuỵ Sĩ Công ước này quy định về kiểm soát vận chuyển xuyên biên giới đối với các chất thải nguy hại và cho phép những nước thành viên có quyền cấm nhập khẩu chất thải độc hại và nhà xuất khẩu chỉ được chuyển rác thải điện tử ra nước ngoài khi

có sự đồng ý của nước tiếp nhận Tuy nhiên, bất chấp các lệnh cấm, các loại đồ điện tử thải như tivi và máy tính cũ chứa nhiều chất độc hại vẫn được xuất khẩu từ châu Âu sang châu Phi và châu Á Theo thống kê của Mạng lưới thực thi công ước Basel, một số lượng lớn tivi và đồ điện tử cũ do Nhật Bản thải ra đã được chuyển đến Trung Quốc và Việt Nam Riêng năm 2007, có hơn 830.000 tivi cũ đã được chuyển từ Nhật Bản sang Việt Nam

Hình 1.7 Xuất khẩu chất thải điện tử [50]

Hiện nay, dù tốc độ phát sinh rất nhanh nhưng tỷ lệ rác thải điện tử được tái chế trên thế giới còn rất thấp Theo tổ chức Greenpeace, chỉ có khoảng 10% lượng máy tính cũ hỏng và 2-3% điện thoại di động cũ hỏng được tái chế Chỉ riêng ở Mỹ, đã có khoảng 500 triệu máy tính cũ, trong đó chỉ khoảng 10% máy

HY LẠP ĐÔNG ÂU

BỜ BIỂN NGÀ

TRUNG QUỐC

ẤN ĐỘ

tính cũ được tái chế Một ước tính khác đưa ra con số là tại Mỹ trong số chất thải điện tử được thu gom thì 50-80% không được tái chế trong nước mà theo đường tàu biển tới các điểm đến như Trung Quốc [50] Việc xuất khẩu chất thải điện tử từ

Mỹ sang các nước đang phát triển giúp giảm 10 lần chi phí so với tái chế đúng cách ở trong nước [63] Trong hơn 3 triệu tấn chất thải điện tử bị thải bỏ năm 2008 tại Mỹ, chỉ có khoảng 430 nghìn tấn được tái chế, tương đương khoảng 13,6% [19] Tại Mỹ Latinh, theo số liệu của Viện Sinh thái quốc gia Mexico, 80% rác điện tử được bỏ ở các bãi rác hoặc gom tại nhà ở, cơ quan, xí nghiệp; 15% được thu gom theo chương trình tái chế; 20% được tái sử dụng và chỉ có 1% được cấp chứng chỉ về

xử lý ô nhiễm môi trường

Những năm trước đây, tại các quốc gia phát triển, chất thải điện tử thường được

xử lý như những loại chất thải thông thường khác chủ yếu là chôn lấp và đốt [1], chỉ một số ít được tái sử dụng (nguyên chiếc và lắp ráp lại từ các linh kiện lựa chọn) Trong suốt những năm 80 và đầu những năm 1990 của thế kỷ trước, những áp lực từ luật pháp, kinh tế và công nghệ đã làm thay đổi mục tiêu của việc xử lý chất thải điện

và điện tử Theo đó, các nghiên cứu về tái chế chất thải điện và điện tử mới bắt đầu được tiến hành một cách quy mô đưa thiết bị điện – điện tử gia dụng thải từ các bãi chôn lấp và lò đốt về các cơ sở tái chế công nghiệp, qua đó đã làm thay đổi vòng đời của loại chất thải này [30] Tuy nhiên, với khoảng thời gian tương đối ngắn, thì cơ sở

hạ tầng cho công tác tái chế chất thải điện – điện tử vẫn chưa đầy đủ để đảm bảo cho việc tái chế khối lượng lớn và liên tục gia tăng, cũng như biến đổi về cả thành phần và mẫu mã Một ví dụ điển hình là ngành công nghiệp tái chế chất thải điện tử ở Mỹ mới chỉ đạt doanh số 700 triệu USD với hơn 7000 công nhân vào năm 2003 [26] Con số này còn quá nhỏ đối với ngành công nghiệp tái chế ở Mỹ với doanh số 238 tỷ USD và 1,1 triệu công nhân vào năm 2007 [26]

Phần lớn chất thải điện tử hiện nay được chôn lấp; đặc biệt, ở các nước đang phát triển, việc tái chế chất thải điện tử chủ yếu diễn ra ở khu vực không chính quy Các hoạt động thường nhỏ lẻ và người lao động cũng không được trang bị các phương tiện bảo hộ Các thiết bị cũ được tháo dỡ và phá hủy thủ công để thu hồi các

vật liệu có giá trị, thậm chí thiêu đốt dây điện ngoài trời để lấy đồng Công việc này đem lại nguồn thu nhập chính cho nhiều người nghèo, do đó, mặc dù có thể bị luật pháp cấm nhưng trong thực tế, hoạt động này vẫn diễn ra khá sôi động [26]

Tái chế chất thải điện tử không đúng cách gây những tác động tiêu cực lên môi trường và sức khỏe con người vì trong chất thải điện tử chứa nhiều chất độc hại (đặc biệt là kim loại nặng như thủy ngân, chì, selen; các tác nhân gây cháy sinh ra dioxin khi đốt) Trong các bãi chôn lấp ở Mỹ, khoảng 70% kim loại nặng (thủy ngân và cadimi) là do chất thải điện tử phát sinh ra [1] Những chất độc này

có thể làm phá hủy màng não, gây dị ứng, ung thư Ngoài ra, có nhiều chất trong các thiết bị điện tử thải khi đi vào môi trường gây tác động xấu cho bầu khí quyển, làm suy giảm tầng ozon và là nguyên nhân dẫn đến biến đổi khí hậu đặc biệt là các chất làm lạnh như CFC, HCFC, PBDE, HBCD Tuy nhiên, trong các thiết bị điện

tử thải có chứa nhiều kim loại quý như vàng, bạc và đồng Trong một tấn chất thải điện tử có thể chứa tới 0,2 tấn đồng gấp 40 lần so với khi khai thác một tấn quặng

Vì vậy, nếu được tái chế đúng cách, chất thải điện tử sẽ đem lại lợi ích rất lớn cả về kinh tế lẫn môi trường [64]

Quy trình tái chế chất thải CRT ở Việt Nam và một số quốc gia được trình bày trong phần phụ lục của báo cáo

Hiện nay lượng chất thải điện tử tại Việt Nam không hề nhỏ Tuy nhiên vấn

đề tái chế cũng như xử lý an toàn lượng rác thải này vẫn chưa nhận được sự quan tâm đúng mức của các cơ quan chức năng, giới nghiên cứu cộng đồng mặc dù nhiều lời cảnh báo về sự độc hại từ những vật liệu có trong loại rác này như chì, thủy ngân

và chrome đã được đưa ra từ lâu [62]

Thực tế ở Việt Nam cũng mới chỉ đang quan tâm quản lý một số loại chất thải thiết bị điện và điện tử gia dụng điển hình như tivi, máy vi tính, điện thoại

di động, tủ lạnh, điều hòa nhiệt độ, máy giặt Việt Nam mặc dù chưa áp dụng EPR song việc thu gom các loại đồ điện và điện tử gia dụng thải đang diễn ra tương đối tập trung Hệ thống thu gom và vận chuyển chất thải điện tử được thực hiện bởi những người thu gom cá nhân hoặc các cơ sở vận chuyển (được cấp

phép hoặc không được cấp phép) Những người thu gom cá nhân thường đến thu mua tại hộ gia đình, chuyển đến đại lý cấp cao hơn rồi chuyển về các làng nghề

để tái chế Hoạt động này diễn ra một cách tự phát và được duy trì trong nhiều năm qua vì nó đem lại lợi ích về kinh tế cho cả người bán lẫn người mua

Các thiết bị điện, điện tử mới sau thời gian sử dụng cũ, hỏng đi sẽ được lưu giữ trong nhà (do thói quen lưu giữ đồ cũ của người dân), thải bỏ như chất thải rắn thông thường khác (phương thức này thường chỉ gặp với số ít điện thoại di động), bán cho người thu mua (đồng nát hoặc cơ sở sửa chữa, đại lý thu mua), hoặc đem cho người khác sử dụng (thường là người thân, bạn bè ở vùng khó khăn hơn) Tại các cơ sở sửa chữa, các thiết bị điện, điện tử còn sử dụng được sẽ được tân trang và bán lại cho người tiêu dùng Các thiết bị hỏng sẽ được tháo dỡ để tách lấy các bộ phận còn tốt, tận thu các linh kiện và các vật liệu có giá trị như kim loại

Đối với những phần không thể tái chế, tái sử dụng, cách thức xử lý phổ biến nhất được sử dụng ở Việt Nam hiện nay là chôn lấp như chất thải rắn đô thị và/hoặc đốt tận thu nhiệt Nhìn chung việc xử lý chất thải điện tử ở Việt Nam mới chủ yếu tập trung vào thu hồi các phụ tùng để phục vụ cho thay thế; sửa chữa hoặc tháo dỡ lấy các linh kiện, bộ phận có giá trị cao để bán lại

Cũng đã có một số mô hình, dự án về thu gom và xử lý chất thải điện & điện

tử, trong đó đáng kể nhất là mô hình của URENCO Hà Nội [62]

Hình 1.8 Mô hình thu gom và xử lý chất thải điện và điện tử [62]

Tỉ lệ thu gom, tháo dỡ, sửa chữa/tân trang, tái chế, chôn lấp và đốt một số loại chất thải thiết bị điện, điện tử điển hình được thể hiện trong bảng 1.4

Bảng 1.4 Tỉ lệ các hoạt động đối với chất thải thiết bị điện, điện tử gia dụng ở

Chôn lấp

<5,5 <10 >20 <10 <3 <5

Quy trình tái chế chất thải thiết bị điện và điện tử gia dụng thải hình thành tại các làng nghề như Đồng Văn (Vĩnh Phúc), Tràng Minh (Hải Phòng), làng Bùi (Hưng Yên) hay trong một vài doanh nghiệp (như Urenco) với các sản phẩm tái chế chủ yếu nhựa và kim loại Tuy nhiên do sử dụng các phương pháp thủ công và thiết bị đơn giản nên hiệu quả kinh tế chưa cao đồng thời đang gây ra rất nhiều vấn

đề môi trường như ô nhiễm không khí, nước, đất, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe người lao động và cộng đồng dân cư xung quanh

Đối với hệ thống luật, chính sách và các quy định liên quan đến quản lý, ở các nước phát triển vấn đề quản lý chất thải thiết bị điện, điện tử đã được hình thành từ khá sớm Châu Âu và Nhật Bản là các nước tiên phong trong việc này Từ năm 1991, chất thải điện tử đã được xác định là một vấn đề ưu tiên trong quản lý chất thải ở Châu Âu Đến tháng 8 năm 2004, luật về chất thải thiết bị điện và điện

tử thải có hiệu lực (EU, 2002a) xác định trách nhiệm lên nhà sản xuất và nhà phân phối ở các quốc gia thành viên EU Nguyên tắc cơ bản của việc quản lý thiết bị điện, điện tử thải ở các quốc gia EU là dựa trên “trách nhiệm của nhà sản xuất kéo

dài (EPR – Extended Producer Responsibility)”, tức là nhà sản xuất phải chịu trách nhiệm thu hồi và tái chế các sản phẩm mà họ sản xuất ra sau khi người tiêu dùng thải bỏ Các nước OECD (Organisation for Economic Co-operation and Development) xác định EPR như một hướng tiếp cận về chính sách môi trường trong đó trách nhiệm của một nhà sản xuất đối với một sản phẩm phải mở rộng đến giai đoạn sản phẩm bị thải bỏ (OECD, 2001) (phụ lục) Tuy nhiên, EPR là một tiếp cận mang tính chất hệ thống Do đó, mỗi quốc gia có thể dựa trên hệ thống này để

có thiết kế cụ thể phù hợp với nước mình Ví dụ, ở Thụy Sĩ, hệ thống quản lý thiết

bị điện và điện tử thải theo định hướng EPR đưa ra chỉ nhằm hướng dẫn rộng rãi cho việc quản lý loại chất thải này Nhà sản xuất chịu toàn bộ trách nhiệm thực hiện

và vận hành và được hỗ trợ tài chính thông qua phí tái chế Trong khi đó ở Nhật lại

có các quy định cụ thể cho cơ chế thu gom, vận chuyển và tái chế Luật ở nước này cũng quy định mục tiêu tỉ lệ tái chế và áp đặt hình phạt nặng đối với việc không tuân thủ

Đối với các nước đang phát triển, hệ thống luật, chính sách, quy định về quản lý thiết bị điện, điện tử thải mới chỉ có ở một số quốc gia như Trung Quốc, Thái Lan nhưng không được thực hiện tốt Một số quốc gia thậm chí còn không có một khung pháp lý nào về quản lý loại chất thải này (như Campuchia, Philippin) hoặc mới đang trong giai đoạn lên kế hoạch phát triển khung pháp lý (như Indonesia, Nam Phi) (Bảng 1.5) Sự thiếu hụt về mặt pháp luật hoặc có luật nhưng thi hành lỏng lẻo cho phép các cơ sở tái chế chất thải điện tử phi chính thức ở các nước đang phát triển tiếp tục hoạt động thậm chí mở rộng với kỹ thuật lạc hậu và rủi ro cao

Bảng 1.5 Pháp luật cụ thể hoặc dự thảo pháp luật EPR Châu Á

Trung Quốc Quy định về quản lý hành chính phục hồi và sử dụng của

Sản phẩm phế liệu điện và điện tử (ban hành trong năm 2009, có hiệu lực trong 2011)

Ấn Độ Nội quy chất thải điện tử - Quy định Quản lý và Xử lý chất

thải (ban hành trong năm 2010, có hiệu lực vào năm 2012)

Indonesia Bài viết cụ thể về EPR đang được chuẩn bị dưới Đạo luật Quản lý chất

thải rắn năm 2008

Malaysia Bài viết cụ thể, lấy và hoàn tiền gửi và quản lý chất thải rắn công cộng

2007 Dự thảo Quy định về tái chế và sử dụng vòng đời các sản phẩm các thiết bị điện và điện tử

Thái Lan WEEE Kế hoạch chiến lược trong năm 2007 và Dự thảo Luật Các

công cụ kinh tế cho quản lý môi trường (đang xây dựng)

Việt Nam Dự thảo Quyết định thu hồi và xử lý sản phẩm thải bỏ (Dự thảo

đã được trình Chính phủ trong năm 2010)

Các thách thức thực hiện chính sách các nhà sản xuất trong phát triển Châu Á: Cơ sở hạ tầng để thu gom chất thải và xử lý kém; Nhận thức về chất thải điện tử

là vật có giá trị; Cạnh tranh với lĩnh vực quản lý chất thải; Khó khăn trong việc xác định các nhà sản xuất; Nhu cầu để kiểm soát tốt hơn của phong trào quốc tế chất thải điện tử

Công ước Basel ra đời nhận được sự ủng hộ và phê chuẩn của nhiều quốc gia trên thế giới bao gồm 172 thành viên tham gia trong đó 69 thành viên đã phê chuẩn như: Cộng đồng kinh tế Châu Âu (EEC), Trung Quốc, Bỉ, Otxtraylia, Pháp, Thụy Điển, Thụy Sĩ, Indonesia Việt Nam tham gia đồng thuận công ước này ngày 13/3/1995 Sự hợp tác tích cực của nhiều quốc gia trên thế giới đối với việc kiểm soát chất thải nguy hại nói chung và chất thải điện tử nói riêng chứng tỏ các nỗ lực cùng chung tay giải quyết vấn đề này trên toàn cầu Tuy nhiên, quốc gia phát sinh

lượng chất thải điện tử nhiều nhất trên thế giới là Mỹ không tham gia công ước này Hơn nữa, ở Mỹ, luật pháp liên bang cũng không coi chất thải điện tử từ các hộ gia đình là chất thải nguy hại

Việt Nam không có các quy định cụ thể về quản lý chất thải điện tử, thay vào

đó, chất thải điện tử được quản lý theo khung pháp lý về chất thải nguy hại (mới đây nhất là Thông tư số 12/2011/TT-BTNMT của Bộ Tài nguyên và Môi trường quy định về Quản lý chất thải nguy hại) và luật Bảo vệ môi trường năm 2005 Điều

67 của Luật Bảo vệ môi trường 2005 yêu cầu thu hồi các sản phẩm điện và điện tử thải bỏ Ngoài ra, Bộ Tài nguyên và Môi trường cũng đang xây dựng Dự thảo Quyết định quy định về thu hồi, xử lý sản phẩm thải bỏ với lộ trình đến năm 2014 sẽ áp dụng cho nhóm các sản phẩm điện và điện tử thải Hi vọng quyết định này đi vào thực hiện sẽ thực sự có hiệu quả cả về kinh tế lẫn môi trường

1.4 Các phương pháp tiền xử lý chất thải điện tử

Sau khi được thu gom và đưa về các cơ sở sửa chữa hoặc trung tâm tái chế, các thiết bị điện, điện tử thải sẽ được kiểm tra, phân loại rồi xử lý sơ bộ Mục đích của quy trình tiền xử lý là nhằm thu được các thành phần/bộ phận tương đối đồng nhất về mặt vật liệu để phục vụ quá trình tái chế phía sau Ngoài ra, quá trình tiền

xử lý còn nhằm loại bỏ các vật liệu nguy hại (như dầu máy biến thế, thủy ngân ), hoặc để tách riêng các bộ phận đặc thù cần tái chế đặc biệt (như PCB, CRT )

Riêng đối với màn hình vi tính và tivi CRT, các hoạt động tiền xử lý nhằm tách riêng phần đèn hình, bảng mạch ra khỏi lớp vỏ nhựa, đồng thời các bộ phận chứa kim loại khác cũng được tách ra Sau đó, phần bảng mạch và đèn hình CRT sẽ được đưa vào quy trình xử lý riêng

Công đoạn tiền xử lý được thực hiện chủ yếu bằng phương pháp thủ công hoặc có sự hỗ trợ một phần của máy móc Do sự phong phú của chất thải điện tử cũng như các thành phần độc hại chứa trong nó nên rất khó để ứng dụng các dây chuyền hoàn toàn tự động trong xử lý loại chất thải này; hơn nữa chi phí để vận hành công nghệ tự động rất cao mà hiệu quả lại thấp (Bảng 1.6)

Tất cả các bước trong quy trình tiền xử lý không yêu cầu sử dụng nước Đầu

ra của quá trình tiền xử lý sẽ gồm: chất thải nguy hại như CFC, HCFC, Hg, dầu…; các bộ phận như pin, tụ điện, CRT, bảng mạch, dây cáp điện,…; các vật liệu như kim loại đen, kim loại màu, nhựa…; các phần còn lại khác Các loại chất thải phát sinh trong quy trình này chủ yếu là chất thải rắn, bụi và hơi độc

Bảng 1.6 So sánh quá trình tháo dỡ ở một số quốc gia

Quốc Không chính thức

H2O2

√ Cyanua

√ Nước cường thủy

Chiết bạc từ PCBs √

Axit Nitric

√ Axit Nitric

√ Nước cường thủy

√

và các bộ phận khác

1.4.1 Tiền xử lý ti vi CRT

Tivi CRT bao gồm các bộ phận chính là vỏ, bảng mạch và đèn hình như được chỉ ra trong hình 1.9

Hình 1.9 Cấu tạo tivi CRT

1.Vỏ trước, 2 Vỏ sau, 3 Đèn hình, 4 PCB nhỏ, 5 Main

Tiền xử lý ti vi CRT bằng phương pháp thủ công phân loại, tháo dỡ riêng các phần như vỏ trước, vỏ sau, đèn hình, bản mạch… Các hoạt động sau tháo dỡ nhằm mục đích khôi phục các thành phần hoặc các phần phân đoạn có giá trị như súng điện tử (có chứa đồng) hoặc PWBs Đối với màn hình CRT, các hoạt động tiền xử

lý chủ yếu nhằm mục đích tách biệt các loại khác nhau của thủy tinh được sử dụng

(Thủy tinh chứa chì, thủy tinh không chứa chì và các kim loại [61]) và loại bỏ các lớp phủ phía trước

sử dụng được đưa ra tại hình 1.11

Hình 1.11 Các phương pháp tách màn hình CRT

Quá trình làm sạch: Lớp phủ phosphor được loại bỏ bằng cách sử dụng dây

Vật liệu dẫn điện, Lớp phosphor

Mặt nạ Lớp Iron oxide

Thủy tinh Panel

có chứa Ba và Sr Chiếm 2/3 tổng khối lượng

Thủy tinh Funnel

có chứa Pb Chiếm 1/3 tổng khối lượng

Thủy tinh Neck

có chứa 25% Pb

có khối lượng rất thấp, ít hơn 1%

PHẦN KHÔNG CHỨA THỦY TINH

Cắt laser Phương

pháp dây kim cương

Tách bằng cưa kim cương

Tách bằng tia nước

bàn chải mài mòn và hệ thống hút chân không để làm sạch bên trong và phục hồi lớp phủ Không khí được làm sạch thông qua một hệ thống lọc không khí thu thập bụi phosphor

Phương pháp 2: Nghiền nhỏ màn hình CRT và sau đó tách phần thủy tinh phía trước và phục hồi lớp phủ Khi toàn bộ màn hình đã được nghiền nhỏ, tách cơ học thủy tinh ra từ các dòng vật liệu khác như kim loại Hai loại thủy tinh có thể được tách ra bằng cách sử dụng một số kỹ thuật khác nhau bao gồm tách mật độ, kích thước, tia cực tím (UV) ánh sáng, hoặc huỳnh quang tia X

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Hiện nay, loại tivi thải phát sinh nhiều nhất chủ yếu tập trung vào dòng tivi CRT (cathode ray tube) Đây là loại tivi xuất hiện từ năm 1939 trên thế giới và được phổ biến rộng rãi ở Việt Nam trong khoảng gần hai thập kỉ qua Bên cạnh ưu điểm nổi bật là giá thành rẻ và tuổi thọ cao, tivi CRT còn là loại ti vi tương thích với công nghệ truyền hình hiện có ở Việt Nam, cho chất lượng hình ảnh trung thực khi xem Do đó, tivi CRT được rất nhiều người tiêu dùng Việt Nam lựa chọn

Sau thời gian dài sử dụng nó sẽ bị hỏng hóc, không thể sửa chữa và bị thải

bỏ Đây là nguyên nhân đầu tiên và tất yếu của sự phát sinh dòng thải tivi CRT Tuy nhiên, bên cạnh đó, những tivi CRT cũ vẫn còn sử dụng tốt, thậm chí tivi mới cũng bị thay thế Hiện tượng này chủ yếu xảy ra ở khu vực thành thị, đặc biệt là các đô thị lớn, nơi mà không gian sinh hoạt của nhiều hộ gia đình tương đối chật hẹp Trọng lượng lớn và tiêu tốn nhiều diện tích không gian của tivi CRT, do

đó, không đáp ứng nhu cầu của bộ phận người sử dụng này Sự phát triển của khoa học công nghệ đem lại cho người tiêu dùng nhiều sự lựa chọn đa dạng hơn, với các loại tivi như Plasma, LCD, LED – là những loại tivi mỏng hơn rất nhiều

và kích thước màn hình cũng lớn hơn (tivi CRT có kích thước không vượt quá 29 inch)

Tivi CRT hiện nay phổ biến ở vùng nông thôn hơn so với thành thị, tuy nhiên, trong thời gian tới, khi mà giá thành các loại tivi, đặc biệt là LCD ngày càng giảm thì sự thay thế tivi CRT, và đương nhiên dẫn đến phát sinh dòng thải là tivi CRT là điều có thể dự báo trước

Với các lý do trên, quá trình nghiên cứu tập trung vào một loại thiết bị điện

tử thải là tivi CRT các kích thước khác nhau (Bảng 2.1) Tivi CRT thải được thu mua ở nhiều hộ gia đình trên địa bàn Hà Nội

Tivi CRT thải được tiền xử lý bằng phương pháp tháo dỡ và phân loại thủ công các thành phần dựa trên các nhóm vật liệu: nhựa, kim loại và thủy tinh Quá

trình nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm Phối hợp Nghiên cứu và Tái

chế chất thải của Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường – Trường Đại học Bách

khoa Hà Nội

Bảng 2.1 Đối tượng nghiên cứu

Số lượng (cái)

Một trong những cuộc cách mạng công nghệ lớn nhất trong hiển thị hình ảnh cho TV và màn hình máy tính là sự thay đổi từ ống tia âm cực (CRT) sang màn hình LCD (liquid crystal display) và LED (light emitting diode) Một thách thức đặt

ra là sự cần thiết phải xử lý và quản lý số lượng ngày càng tăng chất thải CRT [48], [55] Ước tính số lượng của TV CRT cần xử lý ở Mỹ mỗi năm được khoảng 20 triệu đơn vị và chi phí xử lý dự kiến tăng vượt trong 10 năm tới [28] Tình trạng tương tự cũng được tìm thấy ở hầu hết các nước phát triển và đang phát triển [45] Nếu chất thải CRT không được xử lý đúng cách thì chì (hoặc các kim loại nặng khác) trong màn hình thủy tinh CRT có thể gây ra ô nhiễm nghiêm trọng môitrường đất và nước ngầm [10; 44; 52]

Để tối ưu hóa và giảm tác động môi trường của chất thải CRT là thực hiện

hệ thống quản lý môi trường (EMS) theo tiêu chuẩn ISO 14001 [6;7] Theo Rahman

và Subramanian (2012) [51], một công ty tái chế tại Úc (đã được công nhận chuẩn ISO 14001) áp dụng công nghệ tháo dỡ đã có thể thu hồi lại kim loại có giá trị để tái

sử dụng đến 98% (theo trọng lượng) từ tổng số 60.000 màn hình CRT loại bỏ mỗi năm Ngoài ra, phương pháp đánh giá vòng đời (LCA) thực hiện theo ISO 14040 đã chứng minh là phương pháp đáng tin cậy để đánh giá toàn bộ vòng đời của màn hình CRT từ quan điểm môi trường (trong điều kiện khai thác và xử lý nguyên liệu, sản xuất, giao thông vận tải, tái sử dụng, tái chế và xử lý) cũng như quan điểm kinh

tế và xã hội [2; 45]

Tại Hồng Kông, Cục Bảo vệ môi trường (EPD) đã thành lập cơ sở tái chế kể

từ năm 2005 để tái chế các màn hình máy tính loại bỏ cũ và TV Đầu tiên các thành phần bên ngoài như vỏ nhựa, và các bộ phận kim loại được lấy ra từ màn hình máy tính và TV Thủy tinh panel và thủy tinh funnel (có chứa chì) của màn hình CRT sau đó được tách bởi phương pháp nhiệt Do thành phần chính của hai loại thủy tinh khác nhau, nên chúng được xử lý bằng cách sử dụng hai phương pháp tái chế khác nhau Quá trình tái chế của thủy tinh mặt trước của màn hình CRT chủ yếu là liên quan đến việc loại bỏ các hiện bột huỳnh quang trên bề mặt trong của thủy tinh bằng cách sử dụng thiết bị hút chân không, và sau đó sử dụng máy nghiền để phá vỡ

thành các hạt nhỏ hơn Các loại thủy tinh có thể được sử dụng trực tiếp như là nguyên liệu tái chế sạch trong các sản phẩm xây dựng

Đèn hình CRT của TV thông thường được làm từ thủy tinh với các chất trợ màu, ô xi hóa và ngăn cản tia tử ngoại (K2O, MgO, ZnO, BaO, PbO) mà chì là vật liệu chủ yếu Việc tái chế đèn hình TV thông thường đi theo 2 cách Cách thứ nhất

là tái chế thủy tinh- thủy tinh, theo Lowery và Voorhees, 1998 [37], Monchampt và các cộng sự, 2001 [42], Bock, 2006 [5] nghĩa là đèn hình sau khi được phân tách và làm giảm kích thước được đưa trở lại sản xuất đèn hình Thông thường, sau khi làm sạch thì thủy tinh đui đèn tái chế có thể chiếm tới 30 % và thủy tinh màn hình tái chế chiếm khoảng 10 % vật liệu nấu thủy tinh đèn hình [49] Tuy nhiên, với việc suy giảm thị trường TV CRT và xu hướng sử dụng LCD trong tương lai thì cách tái chế này sẽ không còn được áp dụng nữa Cách thứ hai là tách chì trong bóng đèn hình qua quá trình nấu chảy như Kang và Schoenung đã đề cập hoặc theo Hainault

và Smith, 2000 [31], sau đó sử dụng phần thủy tinh đã được làm sạch trong các ngành công nghiệp khác, như trong sản xuất gạch [24], chế tạo thủy tinh xốp [24], sợi thủy tinh cách nhiệt [34]hay sản xuất gốm sứ hoặc men gốm [33] Đây là quá trình được áp dụng phổ biến hiện nay tại các nước phát triển và đã được chứng minh về mặt kỹ thuật cũng như trên khía cạnh kinh tế Tuy nhiên, trên thực tế, các ứng dụng công nghệ này phụ thuộc nhiều vào trình độ công nghệ và cơ cấu sản xuất công nghiệp của từng quốc gia, dẫn đến việc các quốc gia đang phát triển phải lựa chọn công nghệ ứng dụng tùy thuộc vào đặc trưng sản xuất công nghiệp của mình

Một số nghiên cứu trước đây đã tiến hành sử dụng vật liệu tái chế có nguồn gốc từ nhiều nguồn khác nhau để thay thế một phần xi măng cho sản xuất bê tông với các mục đích khác nhau [35; 20; 41; 46; 54; 8] Nó cho thấy việc sử dụng thủy tinh trong bê tông làm giảm nhẹ cường độ nén, nhưng tác động tiêu cực này có thể giảm khi sử dụng các hạt thủy tinh 700 mm hoặc ít hơn [56] Điều này là vì bột thủy tinh có thể cải thiện đáng kể vi cấu trúc và thành phần cơ khí của bê tông [12] Các nghiên cứu đã chứng minh việc sử dụng thủy tinh tái chế từ vỏ chai nước giải khát trong bê tông là một phương pháp hiệu quả cho tái chế chất thải thủy tinh [34, 35]

Đã có nghiên cứu sơ bộ bởi các tác giả để đánh giá tính khả thi việc sử dụng của thủy tinh và thủy tinh funnel của màn hình CRT để sản xuất bê tông [34]

Mục tiêu của nghiên cứu này là để điều tra tính khả thi của việc sử dụng thủy tinh của phần trước màn hình CRT (thủy tinh panel) và phần phễu thủy tinh (thủy tinh funnel) có chứa chì trong sản xuất bê tông nhẹ xốp; sự thay đổi của hàm lượng chì trong bê tông so với khi tồn tại trong thủy tinh màn hình CRT

Bê tông nhẹ dùng nguyên liệu chính là xi măng có chứa các tế bào khí ổn định, các tế bào khí này được phân bố đồng nhất trong cấu trúc bê tông, giữ vai trò như một dạng cốt liệu Hỗn hợp bê tông nhẹ được tạo thành từ xi măng, nước, phụ gia tạo bọt, phụ gia dẻo, phụ gia khoáng, đặc biệt khi sản phẩm hoàn thiện có thể tự lèn chặt, lèn đều, không cần đầm rung Sản xuất bê tông nhẹ là công nghệ thân thiện với môi trường Không những hạn chế nung đốt, giảm khí thải CO2, đóng góp tích cực cho việc tiết kiệm than ngày càng cạn kiệt và không làm mất đi canh tác của nông thôn, không làm ô nhiễm nguồn nước ngầm của địa phương sản xuất gạch, mà còn xử lý và tận dụng các nguồn phế thải trong xây dựng, công nghiệp, thu hút và giải quyết được nguồn lao động đang dư thừa tại các địa phương, góp phần mang lại

hiệu quả kinh tế cao và sự nghiệp phát triển của đất nước

2.2 Dụng cụ, nguyên liệu, hóa chất

2.2.1 Đối với phân loại, tiền xử lý tivi màn hình CRT

Các dụng cụ sử dụng trong thực nghiệm bao gồm hai nhóm:

2 Cân loại nhỏ (2 kg)

2.2.2 Đối với thủy tinh màn hình CRT sử dụng để sản xuất vật liệu xây dựng

Nguyªn liÖu vµ ho¸ chÊt

a Xi măng:

Ở nghiên cứu này sử dụng loại xi măng Portland thông thường của Hoàng Thạch Các thành phần hóa học và tính chất vật lý của xi măng được trình bày trong bảng 2.2

Bảng 2.2 Thành phần hóa học và thành phần vật lý của xi măng