Problemas ambientales y de salud pública

Sábado, abril 02 2011 19: 07

Problemas ambientales y de salud pública

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Visión general de la industria

La industria electrónica, en comparación con otras industrias, ha sido vista como “limpia” en términos de su impacto ambiental. No obstante, los productos químicos utilizados en la fabricación de piezas y componentes electrónicos, y los desechos generados, crean importantes problemas ambientales que deben abordarse a escala mundial debido al tamaño de la industria electrónica. Los desechos y subproductos derivados de la fabricación de placas de circuito impreso (PWB), placas de circuito impreso (PCB) y semiconductores son áreas de interés que la industria electrónica ha perseguido con fuerza en términos de prevención de la contaminación, tecnología de tratamiento y técnicas de reciclaje/recuperación. .

En gran medida, el incentivo para controlar la huella ambiental de los procesos electrónicos ha migrado de un ímpetu ambiental a un dominio financiero. Debido a los costos y responsabilidades asociados con los desechos y las emisiones peligrosas, la industria electrónica ha implementado y desarrollado agresivamente controles ambientales que han reducido en gran medida el impacto de sus subproductos y desechos. Además, la industria electrónica ha adoptado un enfoque proactivo para incorporar objetivos, herramientas y técnicas ambientales en sus negocios con conciencia ambiental. Ejemplos de este enfoque proactivo son la eliminación gradual de los CFC y los compuestos perfluorados y el desarrollo de alternativas "amigables con el medio ambiente", así como el enfoque emergente de "diseño para el medio ambiente" para el desarrollo de productos.

La fabricación de PWB, PCB y semiconductores requiere el uso de una variedad de productos químicos, técnicas de fabricación especializadas y equipos. Debido a los peligros asociados con estos procesos de fabricación, el manejo adecuado de los subproductos químicos, desechos y emisiones es esencial para garantizar la seguridad de los empleados de la industria y la protección del medio ambiente en las comunidades en las que residen.

Los cuadros 1, 2 y 3 presentan un resumen de los principales subproductos y desechos que se generan en la fabricación de PWB, PCB y semiconductores. Además, las tablas presentan los principales tipos de impacto ambiental y los medios generalmente aceptados de mitigación y control del flujo de desechos. Principalmente, los residuos que se generan afectan a las aguas residuales industriales o al aire, o se convierten en residuos sólidos.

Tabla 1. Generación y control de residuos de PWB

Los pasos del proceso	Peligroso materiales de desecho	Aplicaciones Medioambientales el impacto	Controles¹
Material preparación	Ninguna	Ninguna	Ninguna
Apilar y fijar	Metales pesados/preciosos Epoxi/fibra de vidrio	Residuo sólido² Residuo sólido²	reciclar/recuperar reciclar/recuperar
Trío	Metales pesados/preciosos Epoxi/fibra de vidrio	Residuo sólido² Residuo sólido²	reciclar/recuperar reciclar/recuperar
Desbarbar	Metales pesados/preciosos Epoxi/fibra de vidrio	Residuo sólido² Residuo sólido²	reciclar/recuperar reciclar/recuperar
sin electrodos revestimiento de cobre	Metales Corrosivos/cáusticos Flúor	Aguas residuales Aguas residuales/aire Aguas residuales	Precipitación química Neutralización de pH/depuración de aire (absorción) Neutralización química
Proyección de imagen	disolventes Corrosivos disolventes	Carga Aérea Carga Aérea Residuo sólido²	Adsorción, condensación o incineración Depuración de aire (absorción) Reciclar/recuperar/incineración
Galjanoplastia de patrón	Corrosivos Metales Flúor	Aguas residuales/aire Aguas residuales Aguas residuales	Neutralización de pH/depuración de aire (absorción) Precipitación química Precipitación química
Tira, graba, tira	Amoníaco Metales disolventes	Carga Aérea Aguas residuales Residuo sólido²	Depuración de aire (adsorción) Precipitación química Reciclar/recuperar/incineración
Máscara para soldar	Corrosivos disolventes Tintas solventes/epoxi	Carga Aérea Carga Aérea Residuo sólido²	Depuración de aire (adsorción) adsorción, condensación o incineración Reciclar/recuperar/incineración
Recubrimiento de soldadura	disolventes Corrosivos Soldadura de plomo/estaño, fundente	Carga Aérea Carga Aérea Residuo sólido²	Adsorción, condensación o incineración Depuración de aire (adsorción) reciclar/recuperar
Chapado en oro	Corrosivos Corrosivos Metales Metales	Carga Aérea Aguas residuales Aguas residuales Residuo sólido²	Depuración de aire (adsorción) neutralización del pH Precipitación química reciclar/recuperar
Componente leyenda	disolventes Disolventes/tintas	Carga Aérea Residuo sólido²	Condensación por adsorción o incineración Reciclar/recuperar/incineración

1. El uso de controles de mitigación depende de los límites de descarga en la ubicación específica.

2. Un residuo sólido es cualquier material desechado cualquiera que sea su estado.

Tabla 2. Generación y controles de residuos de PCB

Los pasos del proceso	Peligroso materiales de desecho	Aplicaciones Medioambientales el impacto	Controles
Limpieza	Metales (plomo)	Aguas residuales	neutralización de pH, química precipitación, reciclar plomo
Pasta de soldadura	Pasta de soldadura (plomo/estaño)	Residuo sólido	reciclar/recuperar
Adhesivo solicitud en línea.	Pegamentos epoxi	Residuo sólido	Incineración
Componente inserción			Cintas, carretes y tubos de plástico son reciclados/reutilizados
Curado adhesivo y reflujo de soldadura
fundente	Disolvente (flujo IPA)	Residuo sólido	Reciclar
Soldadura por ola	Metal (escoria de soldadura)	Residuo sólido	reciclar/recuperar
Inspección y retoque	Metal (recortes de alambre de plomo)	Residuo sólido	reciclar/recuperar
Pruebas	Desechado poblado tablas	Residuo sólido	reciclar/recuperar (tableros fundidos para preciosos recuperación de metales)
Reelaboración y reparación	Metal (escoria de soldadura)	Residuo sólido	reciclar/recuperar
Soporte operaciones: plantilla constante	Metal (plomo/estaño/pasta de soldadura)	Residuo sólido	Reciclaje/incineración

Tabla 3. Generación y controles de residuos de fabricación de semiconductores

Los pasos del proceso	Peligroso materiales de desecho	Aplicaciones Medioambientales el impacto	Controles
Litografía/grabado	disolventes Metales Corrosivos/Cáusticos Corrosivos ácido sulfurico Flúor	Residuo sólido Aguas residuales Aguas residuales Carga Aérea Residuo sólido Aguas residuales	Reciclar/recuperar/incineración Precipitación química neutralización del pH Depuración de aire (absorción) Reciclar/reprocesar Precipitación química
Oxidación	disolventes Corrosivos	Residuo sólido Aguas residuales	Reciclar/recuperar/incineración neutralización del pH
Dopaje	Gas venenoso (arsina, fosfina, diborano, trifluoruro de boro, tricloruro de boro, etc.) metales (arsénico, fósforo, boro)	Carga Aérea Residuo sólido	Sustitución con líquido fuentes/incineración (postquemador) reciclar/recuperar
Deposición de vapor químico	Metales Corrosivos	Residuo sólido Aguas residuales	Incineración neutralización del pH
Metalización	disolventes Metales	Residuo sólido Residuo sólido	Incineración reciclar/recuperar
Montaje y prueba	disolventes Metales	Residuo sólido Residuo sólido	Reciclar/recuperar/incineración reciclar/recuperar
Limpieza	Corrosivos Flúor	Aguas residuales Aguas residuales	neutralización del pH Precipitación química

Los siguientes son medios generalmente aceptados para mitigar las emisiones en las industrias de PWB, PCB y semiconductores. Los controles de elección variarán de acuerdo con las capacidades de ingeniería, los requisitos de la agencia reguladora y los constituyentes/concentraciones específicas de la corriente de desechos.

Control de aguas residuales

Precipitación química

La precipitación química se usa generalmente en la eliminación de partículas o metales solubles de los efluentes de aguas residuales. Dado que los metales no se degradan naturalmente y son tóxicos en bajas concentraciones, su eliminación de las aguas residuales industriales es esencial. Los metales pueden eliminarse de las aguas residuales por medios químicos ya que no son muy solubles en agua; sus solubilidades dependen del pH, la concentración del metal, el tipo de metal y la presencia de otros iones. Por lo general, la corriente de desechos requiere un ajuste de pH al nivel adecuado para precipitar el metal. Se requiere la adición de productos químicos a las aguas residuales en un esfuerzo por alterar el estado físico de los sólidos disueltos y suspendidos. Los agentes de precipitación de cal, cáusticos y sulfuros son comúnmente utilizados. Los agentes precipitantes facilitan la eliminación de metales disueltos y suspendidos por coagulación, sedimentación o atrapamiento dentro de un precipitado.

Un resultado de la precipitación química de las aguas residuales es la acumulación de lodos. Por ello, se han desarrollado procesos de deshidratación para reducir el peso de los lodos mediante centrífugas, filtros prensa, filtros o lechos de secado. El lodo deshidratado resultante se puede enviar a la incineración o al vertedero.

neutralización del pH

El pH (la concentración de iones de hidrógeno o acidez) es un parámetro de calidad importante en las aguas residuales industriales. Debido a los efectos adversos de los extremos de pH en las aguas naturales y en las operaciones de tratamiento de aguas residuales, el pH de las aguas residuales industriales debe ajustarse antes de descargarlas de las instalaciones de fabricación. El tratamiento ocurre en una serie de tanques que son monitoreados por la concentración de iones de hidrógeno del efluente de aguas residuales. Por lo general, el ácido clorhídrico o sulfúrico se usa como corrosivo neutralizante, y el hidróxido de sodio se usa como cáustico neutralizante. El agente neutralizante se dosifica en el efluente de aguas residuales para ajustar el pH de la descarga al nivel deseado.

A menudo se requiere el ajuste del pH antes de la aplicación de otros procesos de tratamiento de aguas residuales. Dichos procesos incluyen la precipitación química, la oxidación/reducción, la sorción con carbón activado, la extracción y el intercambio de iones.

Control de Residuos Sólidos

Los materiales son un desecho sólido si son abandonados o desechados al ser desechados; quemado o incinerado; o acumulado, almacenado o tratado antes o en lugar de ser abandonado (Código de Regulación Federal 40 de EE. UU., Sección 261.2). Los desechos peligrosos generalmente exhiben una o más de las siguientes características: inflamabilidad, corrosividad, reactividad, toxicidad. Dependiendo de la característica del material/desecho peligroso, se utilizan varios medios para controlar la sustancia. La incineración es una alternativa de tratamiento común para los desechos de solventes y metales generados durante la fabricación de PWB, PCB y semiconductores.

Incineración

La incineración (poscombustión) o destrucción térmica se ha convertido en una opción popular en el manejo de desechos inflamables y tóxicos. En muchos casos, los desechos inflamables (disolventes) se utilizan como fuente de combustible (mezcla de combustible) para incineradores térmicos y catalíticos. La incineración adecuada de solventes y desechos tóxicos proporciona una oxidación completa del combustible y convierte el material combustible en dióxido de carbono, agua y cenizas, por lo que no deja responsabilidades asociadas con los desechos peligrosos residuales. Los tipos comunes de incineración son los incineradores térmicos y catalíticos. La selección del tipo de método de incineración depende de la temperatura de combustión, las características del combustible y el tiempo de residencia. Los incineradores térmicos funcionan a altas temperaturas y se utilizan mucho con compuestos halogenados. Los tipos de incineradores térmicos incluyen horno rotatorio, inyección de líquido, hogar fijo, lecho fluidizado y otros incineradores de diseño avanzado.

Los incineradores catalíticos oxidan materiales combustibles (p. ej., COV) al inyectar una corriente de gas caliente a través de un lecho de catalizador. El lecho del catalizador maximiza el área superficial y, al inyectar una corriente de gas calentado en el lecho del catalizador, la combustión puede ocurrir a una temperatura más baja que la incineración térmica.

Emisiones de aire

La incineración también se utiliza en el control de las emisiones al aire. También se utilizan la absorción y la adsorción.

Absorción

La absorción de aire se usa típicamente en la depuración de emisiones de aire corrosivas, al pasar el contaminante y disolverlo en un líquido no volátil (por ejemplo, agua). El efluente del proceso de absorción normalmente se descarga a un sistema de tratamiento de aguas residuales, donde se somete a un ajuste de pH.

Adsorción

La adsorción es la adherencia (mediante fuerzas físicas o químicas) de una molécula de gas a la superficie de otra sustancia, denominada adsorbente. Por lo general, la adsorción se usa para extraer solventes de una fuente de emisión de aire. El carbón activado, la alúmina activada o el gel de sílice son adsorbentes de uso común.

Bandas de Reciclaje

Los materiales reciclables se utilizan, reutilizan o recuperan como ingredientes en un proceso industrial para fabricar un producto. El reciclaje de materiales y desechos proporciona medios ambientales y económicos para abordar de manera efectiva tipos específicos de flujos de desechos, como metales y solventes. Los materiales y desechos se pueden reciclar internamente, o los mercados secundarios pueden aceptar materiales reciclables. La selección del reciclaje como alternativa para los desechos debe evaluarse frente a consideraciones financieras, el marco regulatorio y la tecnología disponible para reciclar los materiales.

Dirección futura

A medida que aumenta la demanda de prevención de la contaminación y la industria busca medios rentables para abordar el uso y los desechos químicos, la industria electrónica debe evaluar nuevas técnicas y tecnologías para mejorar los métodos para el manejo de materiales peligrosos y la generación de desechos. El enfoque de final de proceso ha sido reemplazado por técnicas de diseño para el medio ambiente, en las que los problemas ambientales se abordan a lo largo del ciclo de vida completo de un producto, incluidos: la conservación del material; operaciones de fabricación eficientes; el uso de materiales más ecológicos; reciclaje, regeneración y recuperación de productos de desecho; y una serie de otras técnicas que asegurarán un menor impacto ambiental para la industria de fabricación de productos electrónicos. Un ejemplo es la gran cantidad de agua que se usa en los muchos pasos de enjuague y otros procesos en la industria microelectrónica. En áreas con escasez de agua, esto está obligando a la industria a buscar alternativas. Sin embargo, es fundamental asegurarse de que la alternativa (p. ej., disolventes) no cree problemas ambientales adicionales.

Como ejemplo de direcciones futuras en el proceso de PWB y PCB, la tabla 4 presenta varias alternativas para crear prácticas ambientalmente más racionales y prevenir la contaminación. Se han identificado necesidades y enfoques prioritarios.

Tabla 4. Matriz de necesidades prioritarias

Necesidad prioritaria (decreciente orden de prioridad)	Enfoque	Tareas seleccionadas
Uso más eficiente, regeneración y reciclaje de químicos húmedos peligrosos	Prolongue la vida del electrolítico y baños de galvanoplastia sin electricidad. desarrollar químicas y procesos para permitir el reciclaje o regeneración interna. Eliminar el formaldehído de materiales y químicas. Promover el reciclaje en el sitio y recuperación/regeneración.	Investigación para extender los baños. Investigación en línea purificación/regeneración. Alternativa de investigación químicas Modificar las regulaciones gubernamentales para promover el reciclaje. Educar a la línea de producción sobre problemas de arrastre/arrastre.
Reducir los residuos sólidos generados desechando PWB, cables y componentes en los residuos arroyo.	Desarrollar y promover reciclaje de chatarra de PWB, conductores y componentes. Desarrollar un nuevo proceso de control y herramientas de rendimiento. Mejorar la soldabilidad de PWB.	Desarrollar infraestructura para manipular material reciclado. Establecer mejorado proceso de control y evaluacion herramientas utilizables por pequeños y medianas empresas. Entrega consistentemente limpio, tableros soldables.
Establecer un mejor proveedor relaciones para mejorar la desarrollo y aceptacion de respetuoso con el medio ambiente materiales.	Promocionar proveedor, fabricante, cliente alianzas para implementar materiales ambientales.	Desarrollar un modelo peligroso administración de materiales sistema para pequeños y PWB de tamaño mediano .empresas.
Minimizar el impacto de uso de materiales peligrosos en Fabricación de PWB.	Reduzca el uso de soldadura de plomo cuando posible y/o reducir la contenido de plomo de la soldadura. Desarrollar alternativas a la soldadura. chapado como una resistencia al grabado.	Cambiar especificaciones para aceptar máscara de soldadura sobre cobre desnudo. Validar la calidad del plomo alternativas de chapado.
Utilizar procesos aditivos que son competitivos con los existentes de los empleados.	Desarrollar simplificado, aditivo rentable material y proceso Tecnologías. Busque fuentes alternativas y enfoques para aditivo equipo de capital de proceso necesariamente.	Colaborar en proyectos para establecer un nuevo aditivo dielectricos y metalizacion tecnologías y procesos.
Elimine la mancha de agujeros en PWB fabricación.	Desarrolle resinas que no manchan o sistemas de perforación.	Investigar alternativa laminado y preimpregnado materiales. Desarrollar el uso de láser y otras alternativas a la perforación .
Reducir el consumo de agua. y descarga.	Desarrollar el uso del agua. optimización y reciclaje . Reducir el número de pasos de limpieza en PWB fabricar. Elimine la manipulación de piezas y preparación para reducir relimpieza	Modificar las especificaciones para reducir requisitos de limpieza. Investigar alternativa Métodos de manipulación de piezas. Cambiar o eliminar químicos que requieren limpieza.

Fuente: MCC 1994.

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