Samedi, Avril 02 2011 19: 07

Questions environnementales et de santé publique

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Vue d'ensemble de l'industrie

L'industrie électronique, comparée à d'autres industries, a été considérée comme « propre » en termes d'impact environnemental. Néanmoins, les produits chimiques utilisés dans la fabrication des pièces et composants électroniques, ainsi que les déchets générés, créent des problèmes environnementaux importants qui doivent être résolus à l'échelle mondiale en raison de la taille de l'industrie électronique. Les déchets et sous-produits dérivés de la fabrication de cartes de circuits imprimés (PWB), de cartes de circuits imprimés (PCB) et de semi-conducteurs sont des domaines d'intérêt que l'industrie électronique a vigoureusement poursuivis en termes de prévention de la pollution, de technologie de traitement et de techniques de recyclage/récupération .

Dans une large mesure, l'incitation à contrôler l'empreinte environnementale des processus électroniques a migré d'une impulsion environnementale vers un domaine financier. En raison des coûts et des responsabilités associés aux déchets et émissions dangereux, l'industrie électronique a mis en œuvre et développé de manière agressive des contrôles environnementaux qui ont considérablement réduit l'impact de ses sous-produits et déchets. En outre, l'industrie de l'électronique a adopté une approche proactive pour intégrer des objectifs, des outils et des techniques environnementaux dans ses entreprises soucieuses de l'environnement. Des exemples de cette approche proactive sont l'élimination des CFC et des composés perfluorés et le développement d'alternatives « respectueuses de l'environnement », ainsi que l'approche émergente de « conception pour l'environnement » du développement de produits.

La fabrication de PWB, de PCB et de semi-conducteurs nécessite l'utilisation d'une variété de produits chimiques, de techniques de fabrication spécialisées et d'équipements. En raison des dangers associés à ces procédés de fabrication, la bonne gestion des sous-produits chimiques, des déchets et des émissions est essentielle pour assurer la sécurité des employés de l'industrie et la protection de l'environnement dans les communautés dans lesquelles ils résident.

Les tableaux 1, 2 et 3 présentent un aperçu des principaux sous-produits et déchets générés lors de la fabrication des PWB, des PCB et des semi-conducteurs. En outre, les tableaux présentent les principaux types d'impact environnemental et les moyens généralement acceptés d'atténuation et de contrôle du flux de déchets. Principalement, les déchets générés affectent les eaux usées industrielles ou l'air, ou deviennent des déchets solides.

Tableau 1. Production et contrôle des déchets PWB

Étapes du processus

Hasardeux
déchets/matériaux

Environnement
impact

Contrôles1

Matières
préparation

Aucun

Aucun

Aucun

Empiler et épingler

Métaux lourds/précieux
Époxy/fibre de verre

Déchets solides2
Déchets solides2

Recycler/récupérer
Recycler/récupérer

Forage HORIZONTAUX

Métaux lourds/précieux
Époxy/fibre de verre

Déchets solides2
Déchets solides2

Recycler/récupérer
Recycler/récupérer

Ébavurer

Métaux lourds/précieux
Époxy/fibre de verre

Déchets solides2
Déchets solides2

Recycler/récupérer
Recycler/récupérer

Autocatalytique
placage de cuivre

Métaux

Corrosifs/caustiques

Fluorides

Les eaux usées

Eaux usées/air

Les eaux usées

Précipitation chimique

Neutralisation du pH/épuration de l'air
(absorption)
Neutralisation chimique

Imagerie

solvants

Corrosifs
solvants

Air

Air
Déchets solides2

Adsorption, condensation ou
incinération
Épuration de l'air (absorption)
Recycler/récupérer/incinérer

Motif placage

Corrosifs

Métaux
Fluorides

Eaux usées/air

Les eaux usées
Les eaux usées

Neutralisation du pH/épuration de l'air
(absorption)
Précipitation chimique
Précipitation chimique

Dénuder, graver, décaper

Ammoniac
Métaux
solvants

Air
Les eaux usées
Déchets solides2

Épuration de l'air (adsorption)
Précipitation chimique
Recycler/récupérer/incinérer

Masque de soudure

Corrosifs
solvants

Solvants/encres époxy

Air
Air

Déchets solides2

Épuration de l'air (adsorption)
Adsorption, condensation ou
incinération
Recycler/récupérer/incinérer

Revêtement de soudure

solvants

Corrosifs
Soudure plomb/étain, flux

Air

Air
Déchets solides2

Adsorption, condensation ou
incinération
Épuration de l'air (adsorption)
Recycler/récupérer

Plaqué or

Corrosifs
Corrosifs
Métaux
Métaux

Air
Les eaux usées
Les eaux usées
Déchets solides2

Épuration de l'air (adsorption)
Neutralisation du pH
Précipitation chimique
Recycler/récupérer

Composant
légende

solvants

Solvants/encres

Air

Déchets solides2

Condensation par adsorption ou
incinération
Recycler/récupérer/incinérer

1. L'utilisation des contrôles d'atténuation dépend des limites de rejet à l'emplacement spécifique.

2. Un déchet solide est tout matériau mis au rebut, quel que soit son état.

Tableau 2. Production de déchets contenant des PCB et contrôles

Étapes du processus

Hasardeux
déchets/matériaux

Environnement
impact

Contrôles

Nettoyage

Métaux (plomb)

Les eaux usées

Neutralisation du pH, chimique
précipitations, recycler le plomb

Pâte à braser

Pâte à souder (plomb/étain)

Déchets solides

Recycler/récupérer

Adhésif
application

Colles époxy

Déchets solides

Incinération

Composant
insertion

   

Rubans, bobines et tubes en plastique
sont recyclés/réutilisés

Durcissement de l'adhésif et
soudure par refusion

     

Fluxage

Solvant (flux IPA)

Déchets solides

Protéger la planète

Soudage à la vague

Métal (crasses de soudure)

Déchets solides

Recycler/récupérer

Inspection et
retouche

Métal
(coupures de fils conducteurs)

Déchets solides

Recycler/récupérer

Essais

Mis au rebut peuplé
conseils

Déchets solides

Recycler/récupérer
(planches fondues pour de précieux
récupération de métaux)

Retravailler et
réparation

Métal (crasses de soudure)

Déchets solides

Recycler/récupérer

Assistance
opérations—pochoir
lavage

Métal
(plomb/étain/pâte à souder)

Déchets solides

Recyclage/incinération

 

Tableau 3. Production de déchets de fabrication de semi-conducteurs et contrôles

Étapes du processus

Hasardeux
déchets/matériaux

Environnement
impact

Contrôles

Lithographie/gravure

solvants
Métaux
Corrosifs/Caustiques
Corrosifs
acide sulfurique
Fluorides

Déchets solides
Les eaux usées
Les eaux usées
Air
Déchets solides
Les eaux usées

Recycler/récupérer/incinérer
Précipitation chimique
Neutralisation du pH
Épuration de l'air (absorption)
Recycler/retraiter
Précipitation chimique

Oxydation

solvants
Corrosifs

Déchets solides
Les eaux usées

Recycler/récupérer/incinérer
Neutralisation du pH

dopage

Gaz toxique (arsine,
phosphine, diborane,
trifluorure de bore,
trichlorure de bore, etc.)
Métaux (arsenic,
phosphore, bore)

Air



Déchets solides

Substitution liquide
sources/incinération
(postcombustion)

Recycler/récupérer

Dépôt chimique en phase vapeur

Métaux

Corrosifs

Déchets solides

Les eaux usées

Incinération

Neutralisation du pH

Métallisation

solvants
Métaux

Déchets solides
Déchets solides

Incinération
Recycler/récupérer

Assemblage et test

solvants
Métaux

Déchets solides
Déchets solides

Recycler/récupérer/incinérer
Recycler/récupérer

Nettoyage

Corrosifs
Fluorides

Les eaux usées
Les eaux usées

Neutralisation du pH
Précipitation chimique

 

Les moyens suivants sont généralement acceptés pour atténuer les émissions dans les industries des circuits imprimés, des circuits imprimés et des semi-conducteurs. Les contrôles de choix varieront en fonction des capacités d'ingénierie, des exigences des organismes de réglementation et des constituants/concentrations spécifiques du flux de déchets.

Contrôle des eaux usées

Précipitation chimique

La précipitation chimique est généralement utilisée pour éliminer les métaux particulaires ou solubles des effluents d'eaux usées. Étant donné que les métaux ne se dégradent pas naturellement et sont toxiques à faible concentration, leur élimination des eaux usées industrielles est essentielle. Les métaux peuvent être éliminés des eaux usées par des moyens chimiques car ils ne sont pas très solubles dans l'eau ; leurs solubilités dépendent du pH, de la concentration en métal, du type de métal et de la présence d'autres ions. En règle générale, le flux de déchets nécessite un ajustement du pH au niveau approprié pour précipiter le métal. L'ajout de produits chimiques aux eaux usées dans le but de modifier l'état physique des solides dissous et en suspension est nécessaire. Les agents de précipitation à base de chaux, de soude caustique et de sulfure sont couramment utilisés. Les agents précipitants facilitent l'élimination des métaux dissous et en suspension par coagulation, sédimentation ou piégeage dans un précipité.

Une conséquence de la précipitation chimique des eaux usées est l'accumulation de boues. Ainsi, des procédés de déshydratation ont été développés pour réduire le poids des boues au moyen de centrifugeuses, de filtres-presses, de filtres ou de lits de séchage. Les boues déshydratées qui en résultent peuvent ensuite être envoyées à l'incinération ou à la décharge.

Neutralisation du pH

Le pH (concentration en ions hydrogène ou acidité) est un paramètre de qualité important dans les eaux usées industrielles. En raison des effets néfastes des pH extrêmes dans les eaux naturelles et sur les opérations de traitement des eaux usées, le pH des eaux usées industrielles doit être ajusté avant le rejet de l'usine de fabrication. Le traitement s'effectue dans une série de réservoirs dont la concentration en ions hydrogène de l'effluent des eaux usées est surveillée. En règle générale, l'acide chlorhydrique ou sulfurique est utilisé comme corrosif neutralisant et l'hydroxyde de sodium est utilisé comme caustique neutralisant. L'agent neutralisant est dosé dans l'effluent des eaux usées pour ajuster le pH du rejet au niveau souhaité.

L'ajustement du pH est souvent nécessaire avant l'application d'autres procédés de traitement des eaux usées. Ces procédés comprennent la précipitation chimique, l'oxydation/réduction, la sorption sur charbon actif, l'extraction et l'échange d'ions.

Contrôle des déchets solides

Les matériaux sont des déchets solides s'ils sont abandonnés ou jetés en étant éliminés ; brûlé ou incinéré; ou accumulés, stockés ou traités avant ou au lieu d'être abandonnés (US Code of Federal Regulation 40, Section 261.2). Les déchets dangereux présentent généralement une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : inflammabilité, corrosivité, réactivité, toxicité. En fonction des caractéristiques des matières/déchets dangereux, divers moyens sont utilisés pour contrôler la substance. L'incinération est une alternative de traitement courante pour les déchets de solvants et de métaux générés lors de la fabrication des PWB, des PCB et des semi-conducteurs.

Incinération

L'incinération (post-combustion) ou la destruction thermique est devenue une option populaire dans le traitement des déchets inflammables et toxiques. Dans de nombreux cas, les déchets inflammables (solvants) sont utilisés comme source de combustible (mélange de combustible) pour les incinérateurs thermiques et catalytiques. Une incinération appropriée des solvants et des déchets toxiques fournit une oxydation complète du combustible et convertit les matériaux combustibles en dioxyde de carbone, en eau et en cendres, ne laissant ainsi aucune responsabilité associée aux déchets dangereux résiduels. Les types courants d'incinération sont les incinérateurs thermiques et catalytiques. Le choix du type de méthode d'incinération dépend de la température de combustion, des caractéristiques du combustible et du temps de séjour. Les incinérateurs thermiques fonctionnent à des températures élevées et sont largement utilisés avec des composés halogénés. Les types d'incinérateurs thermiques comprennent les incinérateurs à four rotatif, à injection de liquide, à foyer fixe, à lit fluidisé et autres incinérateurs de conception avancée.

Les incinérateurs catalytiques oxydent les matériaux combustibles (par exemple, les COV) en injectant un flux de gaz chauffé à travers un lit de catalyseur. Le lit de catalyseur maximise la surface, et en injectant un flux de gaz chauffé dans le lit de catalyseur, la combustion peut se produire à une température inférieure à celle de l'incinération thermique.

Émissions atmosphériques

L'incinération est également utilisée pour contrôler les émissions atmosphériques. L'absorption et l'adsorption sont également utilisées.

Absorption

L'absorption d'air est généralement utilisée dans l'épuration des émissions atmosphériques corrosives, en faisant passer le contaminant et en le dissolvant dans un liquide non volatil (par exemple, de l'eau). L'effluent du processus d'absorption est généralement rejeté dans un système de traitement des eaux usées, où il subit un ajustement du pH.

Adsorption

L'adsorption est l'adhérence (au moyen de forces physiques ou chimiques) d'une molécule de gaz à la surface d'une autre substance, appelée adsorbant. Généralement, l'adsorption est utilisée pour extraire les solvants d'une source d'émissions atmosphériques. Le charbon actif, l'alumine activée ou le gel de silice sont des adsorbants couramment utilisés.

Recyclage

Les matériaux recyclables sont utilisés, réutilisés ou récupérés comme ingrédients dans un processus industriel pour fabriquer un produit. Le recyclage des matériaux et des déchets fournit des moyens environnementaux et économiques de traiter efficacement des types spécifiques de flux de déchets, tels que les métaux et les solvants. Les matériaux et les déchets peuvent être recyclés en interne, ou les marchés secondaires peuvent accepter des matériaux recyclables. Le choix du recyclage comme alternative aux déchets doit être évalué en fonction de considérations financières, du cadre réglementaire et de la technologie disponible pour recycler les matériaux.

Orientation future

Alors que la demande de prévention de la pollution augmente et que l'industrie cherche des moyens rentables de lutter contre l'utilisation et les déchets chimiques, l'industrie électronique doit évaluer de nouvelles techniques et technologies pour améliorer les méthodes de manipulation des matières dangereuses et de génération de déchets. L'approche en bout de chaîne a été remplacée par des techniques de conception pour l'environnement, où les questions environnementales sont abordées tout au long du cycle de vie d'un produit, y compris : la conservation des matériaux ; opérations de fabrication efficaces ; l'utilisation de matériaux plus respectueux de l'environnement ; recyclage, régénération et valorisation des déchets; et une foule d'autres techniques qui assureront un impact environnemental moindre pour l'industrie de la fabrication électronique. Un exemple est la grande quantité d'eau qui est utilisée dans les nombreuses étapes de rinçage et autres étapes de traitement dans l'industrie de la microélectronique. Dans les zones pauvres en eau, cela oblige l'industrie à trouver des alternatives. Cependant, il est essentiel de s'assurer que l'alternative (par exemple, les solvants) ne crée pas de problèmes environnementaux supplémentaires.

À titre d'exemple des orientations futures du processus PWB et PCB, le tableau 4 présente diverses alternatives pour créer des pratiques plus respectueuses de l'environnement et prévenir la pollution. Les besoins et les approches prioritaires ont été identifiés.

Tableau 4. Matrice des besoins prioritaires

Besoin prioritaire (diminution
ordre de priorité)

approche

Tâches sélectionnées

Utilisation plus efficace,
régénération et recyclage de
produits chimiques humides dangereux

Prolonger la durée de vie de l'électrolytique et
bains de placage autocatalytique.
Développer des chimies et
procédés permettant le recyclage
ou régénération interne.
Éliminer le formaldéhyde de
matériaux et chimies.
Promouvoir le recyclage sur place et
récupération/régénération.

Recherche pour prolonger les bains.
Recherche en ligne
épuration/régénération.
Alternative de recherche
chimies.
Modifier les réglementations gouvernementales
pour favoriser le recyclage.
Éduquer la ligne de production sur
problèmes d'entraînement/d'entraînement.

Réduire les déchets solides générés
par la ferraille PWBs, fils et
composants dans les déchets
ruisseau.

Développer et promouvoir
recyclage des déchets de circuits imprimés,
fils et composants.
Développer de nouveaux processus de contrôle
et des outils performants.
Améliorer la soudabilité de
PWB.

Développer les infrastructures pour
manipuler des matériaux recyclés.
Établir amélioré
contrôle et évaluation des processus
outils utilisables par les petits et
moyennes entreprises.
Livrer toujours propre,
planches soudables.

Établir un meilleur fournisseur
relations pour améliorer la
développement et acceptation
du respect de l'environnement
matériaux.

Promouvoir le fournisseur,
fabricant, client
partenariats pour mettre en œuvre
matériaux environnementaux.

Développer un modèle dangereux
gestion des matériaux
système pour petits et
PWB de taille moyenne
entreprises.

Minimiser l'impact de
l'utilisation de matières dangereuses dans
Fabrication de PWB.

Réduisez l'utilisation de la soudure au plomb lorsque
possible et/ou réduire le
teneur en plomb de la soudure.
Développer des alternatives à la soudure
placage comme réserve de gravure.

Modifier les spécifications pour accepter
masque de soudure sur cuivre nu.
Valider la qualité du lead
alternatives de placage.

Utiliser des procédés additifs qui
sont en concurrence avec les
procédés.

Développer simplifié,
additif économique
matériel et processus
les technologies.
Rechercher des sources alternatives et
approches pour additif
biens d'équipement de processus
.

Collaborer sur des projets pour
établir un nouvel additif
diélectriques et métallisation
technologies et procédés.

Éliminer le maculage des trous dans le PWB
fabrication.

Développer des résines sans bavure ou
systèmes de forage.

Étudier une alternative
stratifié et pré-imprégné
matériaux.
Développer l'utilisation du laser et
autres alternatives au forage
systèmes.

Réduisez la consommation d'eau
et décharge.

Développer l'utilisation de l'eau
optimisation et recyclage
système.
Réduire le nombre de
étapes de nettoyage dans PWB
fabrication.
Élimine la manipulation des pièces et
préparation pour réduire
renettoyage.

Modifier les spécifications pour réduire
les exigences de nettoyage.
Étudier une alternative
méthodes de manutention des pièces.
Modifier ou éliminer
chimiques qui nécessitent
nettoyage.

Source : MCC 1994.

 

Noir

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Table des matières

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