Figyelmeztető üzenet

Ez a cikk kb. 11 éve íródott.
A benne szereplő információk a megjelenés idején pontosak voltak, de mára elavultak lehetnek.

Nyomtatott áramköri lemezek hasznosítása

Év: 
2003
Szám: 
Ősz
Szerző: 
Lukács Bence

A Veszprémi Egyetem Vegyipari Műveleti Tanszékén évek óta folynak kutatások a növényi eredetű biomassza (mezőgazdasági hulladékok, újság- és kartonpapír) pirolitikus hasznosításával kapcsolatban. Az eljárás alkalmasnak tűnt a műanyagot jelentős mennyiségben tartalmazó nyomtatott áramköri lemezek kezelésére is. Az eljárás kisebb finomításokkal lehetőséget ad az elektronikai hulladékok környezetbarát feldolgozására, s az is tisztán látszik, hogy a termékekből nyerhető energia felhasználásával a folyamat önfenntartóvá tehető.

Az EU tagállamainak  így Magyarországnak is kötelező lesz 2004. augusztus 13-ig saját jogrendjükbe ültetni a 96/2002/EC direktívát, amely a hulladék elektromos és elektronikus berendezések begyűjtéséről és feldolgozásáról rendelkezik. E minisztériumi rendelet megalkotását egyébként a hulladékgazdálkodásról szóló (2000. évi LIII. tv.) törvény is előírja, igaz, határidő nélkül. A direktívának megfelelően a 10 cm2-t meghaladó felületű nyomtatott áramköri lemezeket, illetve a mobiltelefonokban található paneleket a többi alkatrésztől el kell különíteni. Magyarán muszáj lesz kiszerelni.

Az így elkülönített hulladék  vagyis a feldolgozás nyersanyaga  meglehetősen heterogén összetételű. Ez még az alkatrészekkel nem beültetett lemezekre is igaz, hiszen manapság már több rétegűen sajtolják, ahol is az üvegszál-erősítés, vezető- és szigetelőréteg többször ismétlődve egymáson helyezkednek el. A beültetett lapkák pedig funkciótól függően olyan elemeket tartalmazhatnak, amelyekben mérgező elemek találhatóak: higanykapcsolók, kisebb áramforrásokban kadmium és higany, forrasztóón, hatértékű króm.

A szigetelőréteg a lemezek tömegének közel felét kitevő térhálósított  leginkább fenol-formaldehid  műgyanta, amely mechanikus módon nemigen választható szét a többi alkotótól, és egyébként sem hasznosítható újra anyagában. Így célszerűnek tűnhet az égetés, vagy kohászati eljárás.

Csakhogy a műanyag hordozóba tűzvédelmi szempontból brómozott égésgátló adalékot kevernek, amely kémiai kötéssel épül az anyagba, elkülönítése igen bajos lenne. Az elégetés során nagy eséllyel keletkeznek brómozott dioxinok és furánok, amelyek klórozott társaikéhoz hasonlóan viselkednek (rákkeltőek és feldúsulnak a táplálékláncban). Erre részleges megoldás lehet a magas hőmérsékleten történő utóégetés (1200 Celsius-fok), ám ezzel az áramköri lemezekben található illékony nehézfémek igen könnyen távoznának a füstgázzal (ón, ólom, kadmium, nikkel, higany). A színesfémkohóba történő adagolás kedvező a nemesfémek kinyerését illetően, de ezzel a lemezek összes fémtartalma bekerül az olvadékba, ami zavaró, vagy akár káros is lehet.

Így jöhet képbe olyan kíméletes eljárás, amely a műanyagot ugyan elbontja, ám a lehetőséghez képest békén hagyja a fémeket. Ezt alacsony hőmérsékletű pirolízissel (oxigénmentes, inert atmoszférát tartalmazó térben végzett hevítéssel) érhetjük el. A műanyag hordozó 250/350 Celsius-fok között bomlik el. E hőmérséklettartományban gáz- és folyadékállapotú termékek keletkeznek, amelyek brómot már csak alig tartalmaznak. A gáznemű bomlástermék a földgázénál valamivel kisebb fűtőértékű elegy, főként szénhidrogénekből (túlnyomórészt metán), hidrogénből és szén-monoxidból áll. Ezen kívül kis mennyiségben szén-dioxidot is tartalmaz. Összetétele miatt ipari felhasználásra (pl. szintézisgázként) nem alkalmas. A folyadék aromás vegyületeket tartalmaz (különböző fenolszármazékok), amely szintetikus olajok gyártására talán felhasználható lenne, ezt az eshetőséget azonban nem vizsgáltuk (fűtőértéke 28 MJ/kg-nak adódott). A maradék szilárd anyag szervesanyagot nem, kokszosodott szenet, az üvegszálak teljes mennyiségét, illetve a fémek nagy részét viszont tartalmazta (a szervesanyag nem tudott elégni, ellenben a hőbomlás során a kokszgyártáshoz hasonlóan a hidrogén elemi vagy kötött állapotban eltávozott belőle, így a végén már csak a szén maradt)

A pirolízist a mellékelt ábra szerint egy 30 literes, zárt, kívülről elektromosan szabályozható fűtésű reaktorban végeztük, amelyből a távozó gőzöket egy vízhűtőben cseppfolyósítottuk. A szobahőmérsékleten nem kondenzálódó gázokat egy külön tartályban fogtuk fel. A maximális hőmérséklet 450 Celsius-fok volt, ez elegendőnek bizonyult ahhoz, hogy a reaktorban ne maradjon pirolízisolaj. A művelet végén a kiindulási NyÁK-lemez tömegének 80%-a maradt, 17,5%-ából lett folyadék, a többiből gáz.

A szilárd maradékról ? amely szemmel láthatóan is jelentős fizikai degradációt szenvedett, rétegei szétnyíltak ? golyós malomban leválasztottuk a ?szénport?, amely az elvégzett elemanalízis szerint nem csak szenet, de üveget és fémeket is tartalmazott. A por mennyisége számításaink szerint a teljes szilárd maradék 2/3-át is kiteheti, s belőle ? nagy fajlagos felülete végett ? sokkal könnyebb a fémek kinyerése valamilyen hidrometallurgiai (kioldásos) eljárással, mint a lemezek eredeti, pirolizálatlan állapotában (még akkor is, ha a NyÁK-lapokat apró darabokra aprítanánk). A fémek kinyerése után a ?szénpor? valódi széntartalma elégetéssel kockázat nélkül hasznosítható.

A reaktor belsejében a hőmérséklet felfelé haladva csökkent, így az illékony fémek (ón, ólom, cink) ugyan eltávoztak a NyÁK-lapokból, mégsem jutottak be a folyadékfázisba, mert a reaktor falán lecsapódtak. Az égésgátló brómtartalmának túlnyomó részét is megtaláltuk a reaktorfalon. Megfelelő reaktortervezéssel a fémlerakódások szelektívvé tehetők, és leválaszthatók, így a környezetbe nem távozhatnak el.

A fűtőértékek összevetése alapján a NyÁK-lemezek műanyagtartalmában raktározott fűtőérték ésszerűen felszabadítva bőven fedezi az eljárás energiaigényét, a többletenergia pedig akár hőtermelésre (gőz-, illetve melegvíz előállítása) is fordítható. Az eljárást érdemes lenne kiterjeszteni az egyéb, elektronikai eredetű műanyaghulladékokra, de csak abban az esetben, ha a hulladék anyagában történő újrahasznosítása technológia, jogszabályi vagy szabványügyi akadályba ütközik. Ilyen lehet pl. az akrilnitril-butadién-sztirol (ABS), amely burkolóelemként szintén tartalmaz brómtartalmú égésgátlókat.

Forrás: http://www.recycling.hu/source/articles/LB_Dipl_publ.pdf