Visão geral da indústria

A indústria eletrônica, comparada a outras indústrias, tem sido vista como “limpa” em termos de seu impacto ambiental. No entanto, os produtos químicos utilizados na fabricação de peças e componentes eletrônicos e os resíduos gerados criam problemas ambientais significativos que devem ser resolvidos em escala global devido ao tamanho da indústria eletrônica. Os resíduos e subprodutos derivados da fabricação de placas de circuito impresso (PWBs), placas de circuito impresso (PCBs) e semicondutores são áreas de interesse que a indústria eletrônica tem perseguido vigorosamente em termos de prevenção da poluição, tecnologia de tratamento e técnicas de reciclagem/recuperação .

Em grande medida, o incentivo para controlar a pegada ambiental dos processos eletrônicos migrou de um ímpeto ambiental para um domínio financeiro. Devido aos custos e responsabilidades associados a resíduos e emissões perigosas, a indústria eletrônica implementou e desenvolveu agressivamente controles ambientais que reduziram consideravelmente o impacto de seus subprodutos e resíduos. Além disso, a indústria eletrônica adotou uma abordagem proativa para incorporar objetivos, ferramentas e técnicas ambientais em seus negócios ambientalmente conscientes. Exemplos dessa abordagem proativa são a eliminação gradual de CFCs e compostos perfluorados e o desenvolvimento de alternativas “amigas do meio ambiente”, bem como a abordagem emergente de “design para o meio ambiente” para o desenvolvimento de produtos.

A fabricação de PWBs, PCBs e semicondutores requer o uso de uma variedade de produtos químicos, técnicas de fabricação especializadas e equipamentos. Devido aos riscos associados a esses processos de fabricação, o gerenciamento adequado de subprodutos químicos, resíduos e emissões é essencial para garantir a segurança dos funcionários da indústria e a proteção do meio ambiente nas comunidades em que residem.

Tabela 1, tabela 2 e tabela 3 apresentam um resumo dos principais subprodutos e resíduos gerados na fabricação de PWBs, PCBs e semicondutores. Além disso, as tabelas apresentam os principais tipos de impacto ambiental e os meios geralmente aceitos de mitigação e controle do fluxo de resíduos. Principalmente, os resíduos que são gerados afetam as águas residuais industriais ou o ar, ou se tornam um resíduo sólido.

Tabela 1. Geração e controles de resíduos de PWB

1. O uso de controles de mitigação depende dos limites de descarga no local específico.

2. Um resíduo sólido é qualquer material descartado, independentemente do seu estado.

Tabela 2. Geração e controles de resíduos de PCB

Tabela 3. Geração e controles de resíduos da fabricação de semicondutores

Os meios a seguir são geralmente aceitos para mitigar as emissões nas indústrias de PWB, PCB e semicondutores. Os controles escolhidos irão variar de acordo com as capacidades de engenharia, os requisitos da agência reguladora e os constituintes/concentrações específicos do fluxo de resíduos.

Controle de Águas Residuais

precipitação química

A precipitação química é geralmente usada na remoção de partículas ou metais solúveis de efluentes de águas residuais. Uma vez que os metais não se degradam naturalmente e são tóxicos em baixas concentrações, a sua remoção das águas residuais industriais é essencial. Os metais podem ser removidos das águas residuais por meios químicos, uma vez que não são muito solúveis em água; suas solubilidades dependem do pH, concentração de metal, tipo de metal e presença de outros íons. Normalmente, o fluxo de resíduos requer ajuste de pH para o nível adequado para precipitar o metal. A adição de produtos químicos às águas residuais em um esforço para alterar o estado físico dos sólidos dissolvidos e suspensos é necessária. Agentes de precipitação de cal, cáustica e sulfeto são comumente usados. Os agentes precipitantes facilitam a remoção de metais dissolvidos e suspensos por coagulação, sedimentação ou aprisionamento em um precipitado.

Um resultado da precipitação química de águas residuais é o acúmulo de lodo. Por isso, foram desenvolvidos processos de desidratação para reduzir o peso do lodo por meio de centrífugas, filtros prensa, filtros ou leitos de secagem. O lodo desidratado resultante pode então ser enviado para incineração ou aterro.

neutralização do pH

O pH (a concentração de íons de hidrogênio ou acidez) é um importante parâmetro de qualidade em águas residuais industriais. Devido aos efeitos adversos dos extremos de pH nas águas naturais e nas operações de tratamento de esgoto, o pH das águas residuais industriais deve ser ajustado antes da descarga da instalação de fabricação. O tratamento ocorre em uma série de tanques que são monitorados para a concentração de íons de hidrogênio do efluente de águas residuais. Normalmente, o ácido clorídrico ou sulfúrico é usado como neutralizante corrosivo e o hidróxido de sódio é usado como neutralizante cáustico. O agente neutralizador é medido no efluente de águas residuais para ajustar o pH da descarga ao nível desejado.

O ajuste do pH é muitas vezes necessário antes da aplicação de outros processos de tratamento de águas residuais. Tais processos incluem precipitação química, oxidação/redução, sorção de carvão ativado, separação e troca iônica.

Controle de Resíduos Sólidos

Os materiais são um resíduo sólido se forem abandonados ou descartados ao serem descartados; queimado ou incinerado; ou acumulados, armazenados ou tratados antes ou em vez de serem abandonados (Código de Regulamento Federal 40 dos EUA, Seção 261.2). Resíduos perigosos geralmente exibem uma ou mais das seguintes características: inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade. Dependendo da característica do material/resíduo perigoso, vários meios são usados ​​para controlar a substância. A incineração é uma alternativa de tratamento comum para resíduos de solventes e metais gerados durante a fabricação de PWB, PCB e semicondutores.

Incineração

A incineração (pós-combustão) ou destruição térmica tornou-se uma opção popular no manuseio de resíduos inflamáveis ​​e tóxicos. Em muitos casos, resíduos inflamáveis ​​(solventes) são usados ​​como fonte de combustível (mistura de combustível) para incineradores térmicos e catalíticos. A incineração adequada de solventes e resíduos tóxicos fornece a oxidação completa do combustível e converte o material combustível em dióxido de carbono, água e cinzas, não deixando assim nenhum passivo associado a resíduos perigosos residuais. Os tipos comuns de incineração são incineradores térmicos e catalíticos. A seleção do tipo de método de incineração depende da temperatura de combustão, das características do combustível e do tempo de residência. Os incineradores térmicos operam em altas temperaturas e são amplamente utilizados com compostos halogenados. Os tipos de incineradores térmicos incluem forno rotativo, injeção de líquido, lareira fixa, leito fluidizado e outros incineradores de design avançado.

Os incineradores catalíticos oxidam materiais combustíveis (por exemplo, COVs) injetando uma corrente de gás aquecido através de um leito de catalisador. O leito do catalisador maximiza a área de superfície e, ao injetar uma corrente de gás aquecido no leito do catalisador, a combustão pode ocorrer a uma temperatura mais baixa do que a incineração térmica.

Emissões de ar

A incineração também é utilizada no controle das emissões atmosféricas. Absorção e adsorção também são usadas.

Absorção

A absorção de ar é normalmente usada na purificação de emissões atmosféricas corrosivas, passando o contaminante e dissolvendo-o em um líquido não volátil (por exemplo, água). O efluente do processo de absorção normalmente é descartado em um sistema de tratamento de efluentes, onde sofre ajuste de pH.

Adsorção

Adsorção é a aderência (por meio de forças físicas ou químicas) de uma molécula de gás à superfície de outra substância, denominada adsorvente. Normalmente, a adsorção é usada para extrair solventes de uma fonte de emissão de ar. Carvão ativado, alumina ativada ou gel de sílica são adsorventes comumente usados.

Reciclagem

Materiais recicláveis ​​são usados, reutilizados ou recuperados como ingredientes em um processo industrial para fabricar um produto. A reciclagem de materiais e resíduos fornece meios ambientais e econômicos de lidar com tipos específicos de fluxos de resíduos, como metais e solventes. Materiais e resíduos podem ser reciclados internamente ou mercados secundários podem aceitar materiais recicláveis. A seleção da reciclagem como alternativa aos resíduos deve ser avaliada em relação a considerações financeiras, à estrutura regulatória e à tecnologia disponível para reciclar os materiais.

Direção futura

À medida que aumenta a demanda por prevenção da poluição e a indústria busca meios econômicos para lidar com o uso e o desperdício de produtos químicos, a indústria eletrônica deve avaliar novas técnicas e tecnologias para melhorar os métodos de manuseio de materiais perigosos e geração de resíduos. A abordagem end-of-pipe foi substituída por técnicas de design para o meio ambiente, onde as questões ambientais são abordadas ao longo de todo o ciclo de vida de um produto, incluindo: conservação de material; operações de fabricação eficientes; o uso de materiais mais ecológicos; reciclagem, regeneração e recuperação de produtos residuais; e uma série de outras técnicas que irão garantir um menor impacto ambiental para a indústria de fabricação de eletroeletrônicos. Um exemplo é a grande quantidade de água que é usada em muitos enxágues e outras etapas de processamento na indústria de microeletrônica. Em áreas com escassez de água, isso está forçando a indústria a encontrar alternativas. No entanto, é essencial garantir que a alternativa (por exemplo, solventes) não crie problemas ambientais adicionais.

Como exemplo de direções futuras no processo de PWB e PCB, a tabela 4 apresenta várias alternativas para criar práticas mais ambientalmente corretas e prevenir a poluição. As necessidades e abordagens prioritárias foram identificadas.

Tabela 4. Matriz de necessidades prioritárias

Fonte: MCC 1994.

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