QLMT - Thiết bị chiếu sáng được coi là một phần của thiết bị điện tử nói chung. Các công nghệ khác nhau có tính chất khác nhau, tuy nhiên cần tìm công nghệ phân tách thông minh, phù hợp nhất với loại rác thải chiếu sáng.

Tóm tắt

Mặc dù có tuổi thọ truyền dài lâu, nhưng các sản phẩm chiếu sáng đặc biệt là đèn LED, có thể dự đoán được thời gian sử dụng. Và vì chúng chứa nhiều thành phần có giá trị nên thực tế chúng được mong muốn tái chế. Tuy nhiên, giống như các sản phẩm điện tử tích hợp cao khác, việc tái chế các sản phẩm điện tử không phải là một nhiệm vụ đơn giản. Nghiên cứu và thảo luận về phương pháp, công nghệ tái chế có thể mở ra con đường tái tuần hoàn thành công linh kiện và vật liệu quý là cần thiết.

Bài viết này đánh giá các xu hướng hiện tại của thị trường chiếu sáng và những tác động đối với việc tái chế đèn trong tương lai, kinh nghiệm và công nghệ ở một số nước (chủ yếu là EU) trong việc thu hồi và tái chế chất thải thiết bị chiếu sáng. Áp dụng các công nghệ phân tách thông minh (smart separation technologies) là điểm mấu chốt để tái chế đèn thành công, mở đường cho việc phát triển các quy trình chiết xuất phù hợp cho các vật liệu có giá trị trong đèn LED.

Giới thiệu

Lịch sử chiếu sáng

125.000 năm trước Công nguyên, lửa trên diện rộng là chất chiếu sáng chủ yếu của con người. Khoảng 4500 trước Công nguyên, đèn dầu xuất hiện. 3000 năm trước Công nguyên, nến được phát minh.

Thomas Edison đã phát triển bóng đèn sợi đốt dây tóc carbon vào năm 1879, trở thành tiêu chuẩn chiếu sáng trong nhiều thập kỷ. Vào đầu những năm 1880, dòng điện một chiều được mở rộng đến các cấp thành phố, sau đó là dòng điện xoay chiều vào cuối những năm 1880. Năm 1901, đèn hơi thủy ngân sử dụng công suất tiêu chuẩn được phát minh.

Thiết bị chiếu sáng hồ quang carbon: Được phát minh bởi Humphry Davy vào khoảng năm 1805, vòng cung carbon là loại đèn điện thực dụng đầu tiên. Nó đã được sử dụng thương mại bắt đầu từ những năm 1870 cho các tòa nhà lớn và chiếu sáng đường phố cho đến khi nó được thay thế vào đầu thế kỷ 20 bởi đèn sợi đốt.

Đèn LED và đèn thông thường

Chiến thắng của công nghệ LED (light-emitting diode) so với các công nghệ thông thường dường như đã được khẳng định cho nhiều ứng dụng. Sau khi chiếm lĩnh thị trường đèn nền cho màn hình phẳng, đèn LED cũng gia nhập thị trường chiếu sáng nói chung và thâm nhập vào tất cả các phân khúc từ nhà riêng, cơ sở công nghiệp đến đèn đường. Số lượng ngày càng tăng của đèn LED và đặc biệt là thiết kế tích hợp của chúng thường không cho phép dễ dàng trao đổi các thành phần, đặt ra câu hỏi làm thế nào để tái chế và phục hồi các vật liệu quý giá có trong các sản phẩm chiếu sáng này.

Sử dụng các kỹ thuật tái chế chất thải điện tử hiện tại, các vật liệu dành riêng cho đèn LED, tức là chất bán dẫn như gali, kim loại đất hiếm như yttrium, lantan hoặc europium và các kim loại quý, sẽ bị tiêu tán không thể khôi phục được.

Công tác thu hồi, tái chế thiết bị chiếu sáng ở một số nước

Định nghĩa về WEEE: 

WEEE từ các hộ gia đình tư nhân 'WEEE from private hộ gia đình' có nghĩa làWEEE đến từ tư nhân hộ gia đình và WEEE đến từ thương mại, công nghiệp, thể chế và các nguồn khác, vì bản chất của nó và số lượng, tương tự như từ tư nhânhộ gia đình. Chất thải có thể được sử dụng bởi cả hộ gia đình tư nhân và người dùng khác hơn các hộ gia đình tư nhân sẽ trong bất kỳ trường hợp nàođược coi là WEEE từ riêng tư hộ gia đình. Vô số loại đèn thải sẽ được chuyển đến các nhà tái chế đèn: đèn xả khí, đèn LED trang bị thêm và đèn halogen.

Quản lý khối lượng rác thiết bị chiếu sáng gia tăng một cách hiệu quả là một nhiệm vụ phức tạp. Điểm chính cần cân nhắc để phát triển một chương trình thu hồi và tái chế (collection & recycle or C&R) hợp lý là các yêu cầu đặc biệt về container và hậu cần cho thu thập WEEE và vận chuyển đến nơi tái chế.

Tỷ lệ phân chia tiêu chuẩn của nỗ lực thời gian và chi phí C&R là 90% thu gom và tái chế 10%.

Tầm quan trọng của việc tái chế

Đèn huỳnh quang compact ("CFL”) chứa một lượng nhỏ thủy ngân. Tái chế ngăn chặn việc phát tán thủy ngân ra môi trường. CFL và các đèn thường bị vỡ khi ném vào thùng rác, hoặc bị vứt ra bãi rác.

Đèn LED cũng chứa các chất độc hại. Do nhu cầu ngày càng tăng đối với đèn LED, việc tái chế chúng là vô cùng quan trọng.

Tái chế cho phép tái sử dụng thủy tinh, kim loại và các vật liệu khác. Hầu như tất cả các thành phần của đèn có thể được tái chế

UNEP: Đề ra Mục tiêu Sáng kiến 2016 để Loại bỏ Chiếu sáng sợi đốt

Các quốc gia thí điểm được xác định để lập kế hoạch loại bỏ dần hệ thống chiếu sáng sợi đốt và thực hiện các thực hành C&R bao gồm khu vực Tây Phi (ECOWAS)

Tái chế những gì?

Công nghệ tái chế quy mô công nghiệp hiện có 

Để phát triển các công nghệ tái chế thích hợp cho thiết bị chiếu sáng dựa trên LED ngày nay và nghiên cứu các quy trình tách và chiết thích hợp cho các phần tử có giá trị dành riêng cho LED cho phép chủ động hơn là phản ứng. Hơn nữa, đối với chi phí xử lý chất thải thấp được trả cho thiết bị chiếu sáng LED, việc thiết lập một hệ thống thu gom và tái chế riêng cho đèn LED và đèn xả khí được coi là khuyến khích. 

Một ví dụ tại Nhà máy Tách và Nghiền nhỏ gọn MRT của Thụy Điển

Đây là thiết bị xử lý khép kín để tái chế hầu hết các loại đèn huỳnh quang bỏ đi. Nhà máy được kết hợp trong một thùng chứa 20 "để đưa không khí vào đến áp suất nhỏ hơn, ngăn không cho thủy ngân thoát ra ngoài môi trường. Hộp chứa có thể được cố định hoặc di dời hoặc được sử dụng như một thiết bị di động. 

Balcan, Anh: cung cấp hàng đầu của Vương quốc Anh về: Tái chế đèn chiếu sáng, nhà máy tái chế đèn chiếu sáng…

Herbon, Đức: Các đèn được đưa vào hệ thống tải. Từ đó, đèn huỳnh quang được đưa lên hệ thống băng tải tự động vào một cơ sở tiếp nhận khép kín, nơi các nắp cuối của đèn được tách ra khỏi thủy tinh và thủy tinh được nghiền nhỏ.

Các mảnh thủy tinh và kim loại được đưa vào buồng đốt của lò nung gián tiếp để làm bốc hơi lượng thủy ngân còn lại.

MRT, Thụy Điển: Hệ thống MRT có một dòng giải pháp Phục hồi Thủy ngân ấn tượng và chuyên dụng cho các mục đích khác nhau. Bộ xử lý đèn, bộ xử lý bảng điều khiển phẳng và máy chưng cất hàng loạt của chúng tôi giúp bạn đạt được quy trình Thu hồi thủy ngân an toàn và hiệu quả.

Các công nghệ khác nhau có tính chất khác nhau, tuy nhiên cần tìm công nghệ phân tách thông minh, phù hợp nhất với loại rác thải chiếu sáng.

Giải pháp chôn lấp là giải pháp cuối, không được khuyến khích.

Vài điểm về chính sách với rác thải thiết bị chiếu sáng ở EU

Tỷ lệ thu thập hiện tại trong EU trung bình khoảng 38% hoặc xấp xỉ 530 triệu đèn cuối đời hay hết hạn sử dụng mỗi năm.

Thiết bị chiếu sáng được coi là một phần của thiết bị điện tử nói chung. Luật WEEE (Waste Electrical and Electronic Equipment) của Liên minh Châu Âu đã có hiệu lực từ tháng 2 năm 2003. Luật đưa ra khái niệm "trách nhiệm của người sản xuất" và yêu cầu người sản xuất thiết lập kế hoạch thu gom. Mục tiêu của những kế hoạch này là tăng cường thu gom và tái chế tiếp theo và / hoặc tái sử dụng WEEE.

Thông thường, các thị trường bên ngoài EU sử dụng Chỉ thị WEEE làm tài liệu tham khảo xây dựng quy chế.

Cơ sở của chính sách WEEE là Trách nhiệm của Nhà sản xuất: "Nhà sản xuất” ít nhất phải chịu trách nhiệm về tài chính cho môi trường lành mạnh khi thải bỏ sản phẩm của họ ở giai đoạn cuối của vòng đời của thiết bị chiếu sáng. 

Nhà sản xuất không có nghĩa là "xưởng sản xuất": Định nghĩa Nhà sản xuất theo chính sách này bao gồm: người độc lập với phương thức bán hàng; người Sản xuất và Bán Sản phẩm dưới thương hiệu; Bán lại các sản phẩm mang thương hiệu riêng của họ do một nhà cung cấp khác sản xuất (Tư nhân Nhãn); và nhập khẩu hoặc xuất khẩu trên cơ sở chuyên nghiệp vào một quốc gia.

Một số công ty sản xuất thiết bị chiếu sáng như Philips đã đi đầu trong việc thiết lập trách nhiệm của nhà sản xuất chương trình thu thập, bắt đầu ở Hà Lan vào cuối những năm 90. Philip đã tư vấn cho EU về việc phát triển Chỉ thị WEEE và đang làm như vậy với các chính phủ khác trên thế giới như Indonesia.

Philips tiếp tục kỳ vọng đến năm 2015 khoảng 75% tất cả các quốc gia sẽ có một số hình thức của luật WEEE.

Thu hồi thiết bị chiếu sáng hết hạn sử dụng ở đâu?

Điểm thu tiền công cộng - bệnh viện, trường học, bưu điện, nhà hàng, trung tâm mua sắm, cao ốc văn phòng thương mại và cửa hàng bán lẻ.

Người dùng cuối chuyên nghiệp - Số lượng lớn người cài đặt và bảo trì, chiếu sáng lại.

Dịch vụ Xe Thu gom Di động & Lề đường.

Đặt hàng qua thư trực tuyến.

Người buôn bán chất thải.

Xu hướng hiện tại của thị trường chiếu sáng và những tác động đối với việc tái chế đèn trong tương lai.

Châu Âu và nhiều nước sử dụng các hộp/điểm thu WEEE: Nhiều hộp đựng sản phẩm cho WEEE nhỏ hơn như đèn, pin, không gian hiệu quả và cung cấp hiệp đồng để thu gom tại các điểm bán lẻ như hình dưới:

Ngành công nghiệp tái chế đèn hiện đang hướng tới việc xử lý đèn phóng điện đặc biệt là vào việc thu hồi các phần nhỏ vật liệu có khối lượng như thủy tinh, kim loại và nhựa. Đèn phốt pho chứa đất hiếm chủ yếu được chôn lấp dưới lòng đất.

Kết luận

Xu thế toàn cầu: Trên toàn cầu, ngày càng có nhiều quốc gia áp dụng hình thức thu gom và luật tái chế ("C&R”) thường dựa trên Chất thải của Liên minh Châu Âu Luật về Thiết bị Điện và Điện tử ("WEEE”).

Ngành công nghiệp chiếu sáng cần thiết lập các tổ chức thu gom và Tái chế Tổ chức dịch vụ ("CRSO”).

Mục tiêu là thực hiện và tối ưu hóa môi trường và CRSO bền vững về tài chính cho đèn hết hạn sử dụng ("EoL”), phù hợp với luật pháp quốc gia cụ thể.

Việc phân loại hỗn hợp vật liệu được tạo ra có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các công nghệ phổ biến như sàng, tách từ hoặc tuyển nổi.

Nghiên cứu tiếp theo về các phương pháp hóa học và sinh học áp dụng trong qui trình tái chế cần được thực hiện.

Hoàng Tuấn Dũng - Đại học Quốc gia Hà Nội

Tài liệu tham khảo

1)https://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_lighting_technology#:~:text=1921%20Junichi%20Miura%20creates%20the,(light%2Demitting%20diode).

2) http://www.ecreee.org

3) https://www.led-professional.com

4) https://byjus.com/physics/light-emitting-diode/

5) http://www.balcan.co.uk/

6) https://www.system-herborn.de

7) https://mrtsystem.com

8)https://www.epa.gov/hwpermitting/hazardous-waste-managementfacilities and units#:~:text=Landfills,Learn%20More&text=Landfills%20are%20excavated%20or%20engineered,hazardous%20waste%20into%20the%20environment

Tags kinh nghiệm quốc tế xử lý tái chế tái sử dụng chất thải rác thải chiếu sáng chiếu sáng.