UNEP định nghĩa chất thải điện tử là “Các thiết bị điện tử và điện gia dụng thải bao gồm toàn bộ các thành phần, từng cụm lắp ráp - là một bộ phận/hoặc toàn bộ sản phẩm thiết bị điện, điện tử tại thời điểm chúng bị thải bỏ” (UNEP. E-waste Vol 1: Inventory Assessment Manual. 2007); theo EU WEEE Directive: “thiết bị điện & điện tử là chất thải bao gồm toàn bộ các linh kiện, phụ kiện và có thể tiêu dùng, là bộ phận cấu thành nên sản phẩm tại thời điểm thải bỏ” (Directive 2002/96/EC of the European Parliament and of the Council of 27 January 2003 on Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE); BASEL mở rộng hơn với khái niệm “chất thải điện tử bao gồm một phạm vi rộng và ngày càng gia tăng của các thiết bị điện tử khác nhau, từ thiết bị gia dụng lớn như tủ lạnh, máy điều hòa, điện thoại, dàn âm thanh và các đồ điện tử tiêu dùng tới máy tính được người dùng thải bỏ” (Puckett J, Smith T. Exporting harm: the high-tech trashing of Asia. The Basel Action Network. Seattle Silicon Valley Toxics Coalition; 2002)
Theo thống kê của tổ chức VRP -Vietnam Recycling Platform (VRP, http://www.vietnamrecycles.com/) - một liên minh dành cho các nhà sản xuất điện tử nhằm thể hiện trách nhiệm của họ đối với môi trường và cộng đồng thì tổng khối lượng thiết bị điện tử đã được thu gom từ năm 2015 đến hết năm 2017 khoảng 15 tấn. Trong đó, riêng năm 2017 VRP đã thu gom được 10 tấn rác thải điện tử. Chủ yếu lượng rác thải điện tử được thu gom từ các doanh nghiệp, gồm máy tính, máy in, máy fax, máy scan…Tuy nhiên, tổng khối lượng thiết bị điện tử đã được thu gom vẫn chỉ là con số quá nhỏ so với hơn 90.000 tấn rác thải điện tử mà người Việt Nam thải ra mỗi năm. Tại Việt Nam, quá trình thu gom, phân loại và xử lý rác thải điện tử (E-waste) nói chung vẫn đang trong giai đoạn phát triển và chuẩn hóa, chỉ dừng lại ở giai đoạn sơ chế, tái chế thô sơ và không được hệ thống hóa.
Tại Hội thảo phân tích xu hướng công nghệ “Xử lý rác thải điện tử” diễn ra ngày 15/10/2021 tại sàn giao dịch công nghệ thiết bị thành phố Hồ Chí Minh, nhiều nhóm nghiên cứu đã tham gia giới thiệu các công nghệ đã và đang được thực hiện tại Việt Nam. Đây chính là cơ sở cho việc hợp tác triển khai ứng dụng các giải pháp xử lý rác thải điện tử ở Việt Nam nói chung và các địa phương nói riêng. Trong khuôn khổ bài viết này, chúng tôi tổng hợp một số công nghệ xử lý rác thải điện tử tại Việt Nam:
1. Công nghệ thu hồi Yttrium và Europium trong đèn huỳnh quang sau sử dụng:
Công nghệ do nhóm nghiên cứu của TS. Hà Vĩnh Hưng – Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường (Trường Đại học Bách khoa Hà Nội) thực hiện. Công nghệ này có thể ứng dụng để thu hồi Yttrium và Europium (các nguyên tố đất hiếm) từ đèn huỳnh quang thải, màn hình LCD (tivi, máy tính) và đèn LED. Với công nghệ này, hiệu suất thu hồi Yttrium và Europium từ các rác thải điện tử đã qua sử dụng đạt trên 99%.
Mô tả công nghệ:
2. Công nghệ lò đốt bản mạch bằng hồ quang điện:
Công nghệ sử dụng lò đốt rác bằng hồ quang điện thuộc đề tài nghiên cứu “ứng dụng công nghệ lò đốt rác bằng hồ quang điện nhiệt độ cao trên 1.5000C để xử lý chất thải đặc biệt nguy hại” do nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Lê Văn Lữ - Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường TP.HCM thực hiện từ năm 2017-2019.
Công nghệ sử dụng lò đốt hồ quang điện có những ưu điểm sau: Nhiệt độ của Hồ quang điện rất cao (đến 10.000°C) - thích hợp xử lý nhiệt đối với chất thải nguy hại; Đốt nhiệt phân chất thải tạo khí tổng hợp (syngas) - thích hợp đốt rác phát điện (WTE); Lò hồ quang có hiệu suất sử dụng nhiệt cao hơn và chi phí đầu tư, phí vận hành thấp hơn lò Plasma; Giảm tải lượng và thành phần khí ô nhiễm phát sinh.
Kết quả vận hành thử nghiệm lò đốt hồ quang điện công suất 100 kg/ngày cho thấy: ở chế độ đốt thứ cấp ≥1.500°C: các khí thải đều đạt nồng độ QCVN 30:2012/BTNMT; phát thải Dioxin/Furans giảm từ 5,9 ngTEQ/N.m3 xuống 1,16 ngTEQ/N.m3 (giảm 5 lần) so với đốt thứ cấp thông thường 1.050°C trên các Lò đốt rác hiện nay. - Khi tăng nhiệt độ đốt thứ cấp từ 1.050oC lên >1.500oC: nồng độ NOx tăng từ 67,56 mg/N.m3 lên 176,622 mg/N.m3 (tăng 2,6 lần) do hiện tượng oxy hóa nitơ theo cơ chế NOx-nhiệt; nồng độ CO giảm từ 277,805 mg/N.m3 xuống còn 139,16 mg/N.m3 (giảm 2 lần) và nồng độ bụi cũng giảm từ 188 mg/N.m3 xuống 82 mg/N.m3 (gần 2,3 lần) đạt quy chuẩn phát thải.
3. Giải pháp tái chế vàng (Au) và ứng dụng vật liệu hấp phụ trong công nghệ tái chế rác thải điện tử:
Quá trình phát triển và cải tiến công nghệ thu hồi vàng trực tiếp vàng nếu không trải qua nhiều giai đoạn cũng như hóa chất sẽ giảm thiểu chi phí đầu tư, vận hành và những tác động liên quan đến môi trường. Mặt khác các quá trình thủy luyện hiện nay hòa tan các kim loại trong rác thải điện tử, đặc biệt là từ các bản mạch in, tạo thành các dung dịch trong đó chứa các ion kim loại cơ bản (đồng, sắt, chì, nikel…) với nồng độ áp đảo ion vàng. Do đó, nếu quy trình thu hồi/phân tách/tinh chế dựa trên quá trình hấp phụ được nghiên cứu và phát triển thì các yếu tố liên quan đến hiệu quả, độ chọn lọc, độc tính hay tác động môi trường sẽ được cải thiện đáng kể.
Giải pháp tái chế vàng (Au) và ứng dụng vật liệu hấp phụ trong công nghệ tái chế rác thải điện tử là kết quả nghiên cứu của TS. Triệu Quốc An, Khoa Kỹ thuật Thực phẩm & Môi trường, ĐH Nguyễn Tất Thành bước đầu đã giải quyết được những hạn chế nêu trên.
a) Quá trình bóc tách vàng trực tiếp từ bo mạch điện tử sử dụng hỗn hợp của persulfate (S2O8 2)/ hydroxy peroxide (H2O2)
- Nguyên lý hoạt động/vận hành của công nghệ: Vàng được phủ trên bề mặt bo mạch điện tử thông qua một lớp hợp kim sắt/nikel/nhôm (Fe-Ni-Al) sẽ được bóc tách nhờ đặc tính oxy hóa mạnh của hỗn hợp persulfate (S2O8 2- )/ hydroxy peroxide (H2O2). Các kim loại cơ bản như Fe, Ni, Al, Cu sẽ bị hòa tan một phần, ngoại trừ vàng và nhờ đó lớp vàng được giải phóng ra khỏi bề mặt bo mạch điện tử
- Các ưu điểm chính của công nghệ:
+ Quá trình không hòa tan vàng vào trong dung dịch, mà bóc tách lớp vàng trên các chi tiết, bộ phận của bo mạch điện tử. Hiệu suất thu hồi lên đến 98%, và độ tinh khiết của vàng trên 95%.
+ Quá trình không cần trải qua các bước tiền xử lý như cắt, nghiền thành bột như các quá trình thu hồi kim loại từ bo mạch điện tử đang được sử dụng.
+ Các hóa chất sử dụng không có độc tính cao và gây ô nhiễm môi trường.
+ Quá trình không trải qua nhiểu bước phức tạp, từ đó tiết kiệm thời gian, giảm thiểu chi phí vận hành và đầu tư ban đầu.
+ Các thành phần trong dung dịch sau quá trình bóc tách có thể hoàn nguyên hoặc tái chế thành các sản phẩm có giá trị.
b) Công nghệ phân tách ion Au(III) trong dung dịch sử dụng sử dụng vật liệu hấp phụ ZrO2 được biến tính bề mặt với acid thioctic
- Nguyên lý hoạt động/vận hành của công nghệ: Vật liệu ZrO2 (kích thước từ nano đến micro) thương mại được biến tính bề mặt thông qua hai bước: (i) biến tính bề mặt với Alendronic acid (AA) và (ii) tạo nối hóa trị với Thioctic acid (TOA) nhờ phản ứng ghép cặp amide. Các vật liệu được biến tính được sử dụng để phân tách/thu hồi ion Au(III) hoặc Pd(II) thông qua quá trình hấp phụ chọn lọc trong dung dịch sau quá trình hòa tan các kim loại trong bo mạch điện tử, trong nước thải từ quá trình thu hồi/tái chế rác thải điện tử hoặc từ các quá trình chế tạo bản mạch, linh kiện điện tử.
- Các ưu điểm chính của công nghệ:
+ Vật liệu có khả năng phân tách chọn lọc ion Au(III) từ dung dịch sau quá trình hòa tan các kim loại từ bo mạch điện tử bằng dung dịch cường thủy (hỗn hợp acid HCl và HNO3 với tỉ lệ thể tích 3/1), trong đó nồng độ các ion Cu, Ni, Fe áp đảo nồng độ ion Au(III).
+ Lượng vật liệu sử dụng trong khoảng 50-100 mg cho 20 mL dung dịch với thời gian hấp phụ khoảng 4 giờ.
+ Vật liệu cũng có thể hấp phụ ion Pd(II).
+ Vật liệu có thể tái sử dụng.
Bên cạnh những công nghệ được giới thiệu nêu trên, Công ty cổ phần phát triển công nghệ HITECHVN cũng tham gia giới thiệu nhiều thiết bị, máy móc được thiết kế chuyên dụng phục vụ cho việc xử lý rác thải điện tử như lò đốt, hệ thống băm nghiền, thông tin chi tiết được cung cấp trên website: www.hitechs.vn.
PGĐ Sở - Mai Thanh Nga.