Le schede elettroniche sono laminati composti da un substrato elettricamente isolante sul quale sono installati componenti elettrici o elettronici connessi tra loro mediante circuiti realizzati per incisione di uno o più strati di metallo conduttore, normalmente rame. Lo strato isolante è generalmente costituito da resine epossidiche reticolate. Attualmente, la maggior parte delle schede elettroniche è prodotta utilizzando resine epossidiche bromurate, in quanto la presenza di bromo garantisce a questi materiali una maggiore resistenza alla fiamma. Con il progresso delle nuove tecnologie e del sistema economico a queste collegato, si è avuta negli ultimi anni una rapida crescita dell’utilizzo di schede elettroniche nel campo informatico (come componenti di computers e monitor), nelle apparecchiature elettroniche di uso domestico (TV, HI-FI, etc.), negli elettrodomestici, nei sistemi di telecomunicazione, nel campo dell’elettronica militare ed industriale. Nel 1999, la produzione di laminati per schede elettroniche è arrivata a più di 2.108m2. Nel caso dei computers si è passati in poco meno di otto anni da 150 milioni di apparecchi (stima del 1992) a circa 580 milioni (stima del 2000). Anche a causa della rapida obsolescenza che caratterizza le tecnologie del settore elettronico, a questo fenomeno è seguito un costante incremento del numero delle schede elettroniche a fine vita inviate alla dismissione. La presenza di quantità rilevanti di metalli base e di metalli nobili rende attraenti i processi di recupero di questi materiali. Tuttavia, la separazione ed il recupero dei componenti metallici è in generale realizzata attraverso la combustione della matrice organica che costituisce lo strato isolante. Questa, a causa della presenza di sostanze organiche bromurate, è una fonte potenziale di emissione di composti organobromurati, quali acido bromidrico, bromofenoli e bromodiossine. Il rilascio di alcune di queste categorie di composti è stato riscontrato anche nei processi di produzione delle resine epossidiche bromurate, a seguito di incidenti che hanno portato alla perdita di controllo di processi esotermici di polimerizzazione delle resine bromurate (runaway). Questo studio è stato finalizzato ad una prima esplorazione delle problematiche di impatto ambientale e di sicurezza connesse ai processi di recupero e smaltimento di schede elettroniche. La definizione delle dimensioni del problema è stata possibile attraverso una stima della produzione e della dismissione di schede elettroniche a fine vita, effettuata sia su base nazionale che mondiale. Sulla base di bilanci di materia è stato possibile determinare la quantità di resine epossidiche bromurate avviate a processi di smaltimento e di recupero. E’ quindi stato esplorato sperimentalmente il processo di degradazione termica della matrice organica presente nelle schede elettroniche, al fine di individuare e quantificare i principali prodotti bromurati formati. L’utilizzo di tecniche termogravimetriche (TG) e di un reattore a letto fisso ha permesso di ottenere informazioni sulla stabilità termica delle resine epossidiche bromurate che costituiscono la frazione organica delle schede. Il processo di degradazione termica di questi materiali è stato caratterizzato in ambiente inerte ed ossidante. L’utilizzo di tecniche analitiche on-line (TG-FTIR) e off-line (GC-MS, microscopia elettronica in scansione, FTIR) ha permesso di identificare i prodotti bromurati formati nei processi di degradazione termica a seguito di riscaldamento con velocità comprese tra 1 e 100°C/min. Lo sviluppo di opportune tecniche di calibrazione ha consentito la valutazione quantitativa della formazione di acido bromidrico e di altri composti tossici gassosi. I dati ottenuti sono stati confrontati con quelli relativi ai processi di degradazione termica dei reagenti e degli intermedi del processo di produzione delle resine bromurate. I risultati sperimentali hanno permesso la comprensione dei meccanismi principali di formazione dei prodotti primari di degradazione termica della matrice organica bromurata. I dati quantitativi hanno inoltre permesso inoltre di determinare la distribuzione del bromo nelle diverse frazioni di prodotti formati nel processo primario di decomposizione, sia in ambiente ossidante che inerte. Attraverso l’impostazione di bilanci di materia e di energia, a partire dai dati sperimentali ottenuti, è stato quindi possibile valutare il potenziale impatto ambientale e gli aspetti di sicurezza dei processi di smaltimento di schede elettroniche. I risultati hanno mostrato la potenziale criticità del problema. La possibile emissione di macro- e microinquinanti bromurati si è dimostrata quindi un elemento importante da considerare nella selezione di tecnologie per il recupero dei componenti metallici e lo smaltimento di schede elettroniche a fine vita.

Problematiche ambientali derivanti dallo smaltimento di schede elettroniche a fine vita

BARONTINI, FEDERICA;PETARCA, LUIGI;ZANELLI, SEVERINO
2001-01-01

Abstract

Le schede elettroniche sono laminati composti da un substrato elettricamente isolante sul quale sono installati componenti elettrici o elettronici connessi tra loro mediante circuiti realizzati per incisione di uno o più strati di metallo conduttore, normalmente rame. Lo strato isolante è generalmente costituito da resine epossidiche reticolate. Attualmente, la maggior parte delle schede elettroniche è prodotta utilizzando resine epossidiche bromurate, in quanto la presenza di bromo garantisce a questi materiali una maggiore resistenza alla fiamma. Con il progresso delle nuove tecnologie e del sistema economico a queste collegato, si è avuta negli ultimi anni una rapida crescita dell’utilizzo di schede elettroniche nel campo informatico (come componenti di computers e monitor), nelle apparecchiature elettroniche di uso domestico (TV, HI-FI, etc.), negli elettrodomestici, nei sistemi di telecomunicazione, nel campo dell’elettronica militare ed industriale. Nel 1999, la produzione di laminati per schede elettroniche è arrivata a più di 2.108m2. Nel caso dei computers si è passati in poco meno di otto anni da 150 milioni di apparecchi (stima del 1992) a circa 580 milioni (stima del 2000). Anche a causa della rapida obsolescenza che caratterizza le tecnologie del settore elettronico, a questo fenomeno è seguito un costante incremento del numero delle schede elettroniche a fine vita inviate alla dismissione. La presenza di quantità rilevanti di metalli base e di metalli nobili rende attraenti i processi di recupero di questi materiali. Tuttavia, la separazione ed il recupero dei componenti metallici è in generale realizzata attraverso la combustione della matrice organica che costituisce lo strato isolante. Questa, a causa della presenza di sostanze organiche bromurate, è una fonte potenziale di emissione di composti organobromurati, quali acido bromidrico, bromofenoli e bromodiossine. Il rilascio di alcune di queste categorie di composti è stato riscontrato anche nei processi di produzione delle resine epossidiche bromurate, a seguito di incidenti che hanno portato alla perdita di controllo di processi esotermici di polimerizzazione delle resine bromurate (runaway). Questo studio è stato finalizzato ad una prima esplorazione delle problematiche di impatto ambientale e di sicurezza connesse ai processi di recupero e smaltimento di schede elettroniche. La definizione delle dimensioni del problema è stata possibile attraverso una stima della produzione e della dismissione di schede elettroniche a fine vita, effettuata sia su base nazionale che mondiale. Sulla base di bilanci di materia è stato possibile determinare la quantità di resine epossidiche bromurate avviate a processi di smaltimento e di recupero. E’ quindi stato esplorato sperimentalmente il processo di degradazione termica della matrice organica presente nelle schede elettroniche, al fine di individuare e quantificare i principali prodotti bromurati formati. L’utilizzo di tecniche termogravimetriche (TG) e di un reattore a letto fisso ha permesso di ottenere informazioni sulla stabilità termica delle resine epossidiche bromurate che costituiscono la frazione organica delle schede. Il processo di degradazione termica di questi materiali è stato caratterizzato in ambiente inerte ed ossidante. L’utilizzo di tecniche analitiche on-line (TG-FTIR) e off-line (GC-MS, microscopia elettronica in scansione, FTIR) ha permesso di identificare i prodotti bromurati formati nei processi di degradazione termica a seguito di riscaldamento con velocità comprese tra 1 e 100°C/min. Lo sviluppo di opportune tecniche di calibrazione ha consentito la valutazione quantitativa della formazione di acido bromidrico e di altri composti tossici gassosi. I dati ottenuti sono stati confrontati con quelli relativi ai processi di degradazione termica dei reagenti e degli intermedi del processo di produzione delle resine bromurate. I risultati sperimentali hanno permesso la comprensione dei meccanismi principali di formazione dei prodotti primari di degradazione termica della matrice organica bromurata. I dati quantitativi hanno inoltre permesso inoltre di determinare la distribuzione del bromo nelle diverse frazioni di prodotti formati nel processo primario di decomposizione, sia in ambiente ossidante che inerte. Attraverso l’impostazione di bilanci di materia e di energia, a partire dai dati sperimentali ottenuti, è stato quindi possibile valutare il potenziale impatto ambientale e gli aspetti di sicurezza dei processi di smaltimento di schede elettroniche. I risultati hanno mostrato la potenziale criticità del problema. La possibile emissione di macro- e microinquinanti bromurati si è dimostrata quindi un elemento importante da considerare nella selezione di tecnologie per il recupero dei componenti metallici e lo smaltimento di schede elettroniche a fine vita.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11568/800881
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