Εκτίμηση εκπλυσιμότητας και ανάκτησης μετάλλων και πολύτιμων υλικών από απόβλητες οθόνες LCDs

Abstract

Λόγω των ραγδαίων αλλαγών στον τομέα των τεχνολογιών, της μετατόπισης στα μέσα μαζικής ενημέρωσης και της πτώσης των τιμών, ο συνολικός όγκος των ηλεκτρονικών αποβλήτων αυξάνεται με ταχείς ρυθμούς σε παγκόσμιο επίπεδο. Παράλληλα, η «προγραμματισμένη απαξίωση» που μειώνει τη διάρκεια ζωής των ηλεκτρονικών συσκευών αποφέροντας τεράστια κέρδη στις βιομηχανίες παραγωγής Ηλεκτρικού και Ηλεκτρονικού Εξοπλισμού (ΗΗΕ), οδηγεί αθροιστικά σε αναζήτηση βιώσιμων λύσεων αναφορικά με την μετέπειτα διαχείρισή τους. Ένα δύσκολο εγχείρημα, που γίνεται δυσκολότερο, κυρίως λόγω της έλλειψης συνολικής και έγκυρης πληροφόρησης, της πολυπλοκότητας της σχετικής νοµοθεσίας, αλλά και της πολυδιάσπασης των αρµοδιοτήτων εφαρμογής της. Οι διαδικασίες αποσυναρμολόγησης και διάθεσης των ηλεκτρονικών αποβλήτων έχουν οδηγήσει σε τεράστιες περιβαλλοντικές επιπτώσεις σε παγκόσμιο επίπεδο. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ), αποστολή υψηλής προτεραιότητας αποτελεί η συλλογή, η ανακύκλωση και η ανάκτηση όλων των τύπων Αποβλήτων Ηλεκτρικού και Ηλεκτρονικού Εξοπλισμού (ΑΗΗΕ) σε όλα τα κράτη μέλη. Ορμώμενοι λοιπόν από την κρισιμότητα της αξιοποίησης των φυσικών πόρων, αλλά και τη μείωση της ρύπανσης και των υγειονομικών κινδύνων, που σχετίζονται με την υγειονομική ταφή, η παρούσα μελέτη εστιάζει στην ανάκτηση πολύτιμων υλικών από οθόνες υγρών κρυστάλλων (Liquid Crystal Displays, LCDs), για τις οποίες σε προηγούμενη μελέτη έγινε ποιοτική και ποσοτική καταμέτρηση των τοξικών μετάλλων, που περιλαμβάνουν. Ειδικότερα εξετάζεται η δυνατότητα ανάκτησης πρωτίστως του ινδίου, το οποίο πρόσφατα έχει κεντρίσει το ενδιαφέρον των ερευνητών, αλλά και του αρσενικού και του αντιμονίου τα οποία για διαφορετικούς λόγους το καθένα, κρίθηκαν ιδιαίτερης σημασίας για τη μελέτη της δυνατότητας ανάκτησής τους. Παράλληλα, ανακτήθηκε ο πολωτής και το γυαλί μαζί με το οξείδιο ινδίου -κασσιτέρου, γνωστό ως ΙΤΟ (Indium Tin Oxide), που περιλαμβάνονται σε μία τυπική LCD μονάδα. Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε, περιλαμβάνει αποσυναρμολόγηση, απομάκρυνση του πολωτή μέσω θερμικού σοκ, τεμαχισμό και εκχύλιση του υλικού με διάφορα οξέα. Πραγματοποιήθηκαν δοκιμές σε διαφορετικές θερμοκρασίες, με διαφορετική αναλογία στερεού/υγρού και διαφορετικά οξέα. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν, είναι ενθαρρυντικά όσον αφορά την ανάκτηση του ινδίου. Ωστόσο, η εκχύλιση του μετάλλου περιορίστηκε. Ο κύριος λόγος είναι ότι δεν επιτεύχθηκε διαχωρισμός του ΙΤΟ από το γυαλί, στο οποίο βρίσκεται κατανεμημένο το ίνδιο. Το γυαλί λειτούργησε ως παρεμποδιστικός παράγοντας, με αποτέλεσμα οι συγκεντρώσεις που επιτεύχθηκαν, να παρέχουν μικρότερα ποσοστά ανάκτησης από αυτά που δυνητικά θα μπορούσαν να αποδοθούν. Ως εκ τούτου, οι διαδικασίες ανάκτησης είναι ωφέλιμες ακόμα και σε περιπτώσεις χαμηλών ποσοστών, ιδίως όταν τα μέταλλα που ανακτώνται, είναι κρίσιμα και τείνουν να εξαντληθούν σε επίπεδο πρώτης ύλης.

Due to rapid technological development, moving to the Media and price drop, the total amount of electronic waste keeps rising at a high rate world widely. At the same time the “planned devaluation” causing decrease of the lifetime of electronic devices, makes of course huge profit for the industries of Electric and Electronic Devices but at the same time, demands cumulatively viable solutions as far as their post-use management is concerned. A difficult task that becomes even more difficult mostly due to lack of total and updated information, complexity of legislation in force and the big number of the people in charge. The procedures of disassembly and disposal of electronic waste have imposed a huge environmental impact at a worldwide level. In the EU the collection, recycling and recovery of all the types of Waste of Electrical and Electronic Equipment (WEEE), consists high priority for all Member States. Having consequently the importance of use of natural resources, the reduction of pollution and the health risks relating to landfill as a starting point, this study focuses at the retrieval of useful material from Liquid Crystal Displays, LCDs, whose toxic metals were quantitatively and qualitatively estimated at a previous study. Specifically, there were tests on the recovery of indium, arsenic and antimony, elements that were considered for various reasons of high importance for the study of their recoverability. At the same time the polarizer, the glass and the ITO (Indium Tin Oxide) that are included in a typical LCD unit, were recovered. The method used, includes disassembly, removal of polarizer via thermal shock, cutting and material extraction using various acids. Tests were made under various temperatures having a different liquid-solid ratio and different acids. The oncoming results were not rather encouraging, as far as the recovery of indium is concerned. The recovery procedure though is useful even in cases of low concentration, especially when the metals recovered are important and tend to eliminate as raw material.