Valorization of Wastes and End-of-Life Products · Valorization of Wastes and End-of-Life Products...
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Valorization of Wastesand
End-of-Life Products
Seminários sobre Inovação e Desenvolvimento Sustentável
Fernanda MargaridoIST – Instituto Superior TécnicoDepartamento de Engenharia Mecânica IST, 04 de Outubro de 2010
0 20 40 60 80 100Z
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Ir
Pt
Au
H g
Tl
Pb
Bi
Th
U
MUITO ABUNDANTE
> 1 %
ABUNDANTE
< 1 % > 100 ppm
MÉDIO
< 100 ppm > 1 ppm
RARO< 1 ppm > 10 ppb
MUITO RARO
< 10 ppb
Resíduo
Quaisquer substâncias ou objectos de que o detentor se desfaz ou tem
intenção ou obrigação de se desfazer, incluídas na Lista Europeia de
Resíduos, LER ... (DL 239/97)
Quaisquer substância, produto ou objecto que se encontra numa situação
de inutilidade, a qual resultou quer de desperdícios de uma dada
actividade quer por ter atingido o fim do seu tempo de vida.
Classificação dos Resíduos
- Quanto à perigosidade Não Perigosos (Banais / inertes) Perigosos
- Quanto à origem Industriais
Urbanos
Hospitalares
Resíduos - Classificação
Lista Europeia de Resíduos – LER (Portaria 209/2004 de 3 de Março)
Identifica os resíduos perigosos
Define e classifica todos os resíduos
20 Capítulos de Classificação agrupados essencialmente por tipo de Actividade. Os capítulos estão divididos em classes e sub-classes
- Capítulos 01 a 12 e 17 a 20 – correspondentes a Actividades económicas
- Capítulos 13, 14 e 15 – resíduos genéricos (óleos, solventes, embalagens)
- Capítulo 16 – outros resíduos (VFV, REEE, explosivos, gases sob pressão, pilhas/acumuladores, resíduos de limpeza tanques, catalisadores, oxidantes, ...)
Capítulos da Lista LER
01 – Resíduos da prospecção e exploração e minas
02 – Resíduos da agricultura e afins, caça e pesca
03 – Resíduos da transformação da madeira, da pasta de papel e do papel
(os nomes apresentados são resumos e não reflectem uma transcrição fidedigna nem completa da Lista )
04 – Resíduos do couro e têxteis
05 – Resíduos da refinação do petróleo e purificação do gás natural
06 – Resíduos de processos químicos inorgânicos
07 – Resíduos de processos químicos orgânicos
08 – Resíduos de tintas, vernizes e colas
09 – Resíduos da indústria fotográfica
10 – Resíduos de processos térmicos (centrais térmicas, pirometalurgias, fundição, vidro e cerâmica, cimento)
11 – Resíduos de tratamentos de superfície e hidrometalurgia
12 – Resíduos da moldagem e tratamento físico e mecânico (metais e plásticos)
13 – Óleos usados e combustíveis líquidos
14 – Resíduos de solventes e fluídos de refrigeração
15 – Resíduos de embalagens e material de limpeza
16 – Outros resíduos (VFV, REEE, explosivos, gases sob pressão, pilhas e acumuladores, resíduos de limpeza tanques, catalisadores, oxidantes, ...)
Capítulos da Lista LER (cont.)
(os nomes apresentados são resumos e não reflectem uma transcrição fidedigna nem completa da Lista )
17 – Resíduos de construção e demolição
18 – Resíduos da prestação de cuidados de saúde
19 – Resíduos de instalações de gestão de resíduos e tratamentos de água (incineração, tratamento FQ - lamas, resíduos estabilizados, ETAR/ETA, instalações de valorização,...)
20 – Resíduos urbanos e equiparados
Prevenção
Conjunto de medidas, procedimentos, processos e tecnologias que visam reduzir ou eliminar a produção de resíduos, ou a minorar os efeitos da sua potencial perigosidade.
Prevenção e Gestão – PrioridadesSumário
1º Prevenir
2º Reutilizar
3º Valorizar – Transformar para aproveitar(Material, Energia, Regeneração)
4º Eliminação
Prevenção
Medidas de melhoria da Qualidade
Substituição de substâncias perigosas
Rearranjos processuais
Implementação de tecnologias adicionais
Transformação tecnológica profunda
(operações de apanha de resíduos com vista ao seu transporte)
(Deposição temporária e controlada, por prazo não indeterminado)
(Operações que visam diminuir volume/perigosidade e preparar para o destino)
(Operações que visem dar um destino final adequado aos resíduos)
(Operações que visem o reaproveitamento dos resíduos)
(Reintrodução no circuito de produção/consumo, sem alterações)
Gestão de Resíduos
Recolha
Transporte
Reutilização Armazenagem
Tratamento
Destino
EliminaçãoValorização
REUTILIZAÇÃO DE RESÍDUOS
Reuso na mesma função(embalagens; pneus recauchutados)
Novos usos / funções(pneus nas auto-estradas ou em barcos)
Reutilização – aspectos relevantes
Vantagens ao nível da poupança nos materiais, na energia e, subsequentemente, vantagens económicas;
Redução da quantidade de resíduos para eliminação;
Necessidade de algumas infraestruturas, essencialmente logísticas.
Solução mais simples, lógica e directa;
(Lista completa na Portaria 209/2004 – LER)
VALORIZAÇÃO DE RESÍDUOS
Valorização energética
Utilização como combustível
Outros meios
Regeneração de Solventes
Transformações biológicas (Ex: compostagem)
Recuperação decompostos orgânicos
Reciclagem: Valorização material
Metais, Inorgânicos, Polímeros
Regeneração/recuperação (Ácidos e bases)
Refinação/Recuperação de óleos
Tratamento no solo
Valorização – aspectos relevantes
Vantagens ao nível da poupança nos materiais, por vezes na energia e, subsequentemente, eventuais vantagens económicas dependendo do binómio custo/benefício;
Redução na quantidade de resíduos para eliminação;
Solução que implica um processamento, portanto infra-estruturas industriais, para além das logísticas, com os custos subsequentes;
Eventual perda de qualidade do produto no ciclo de reciclagem;
Sujeita às leis do mercado, com todos os condicionalismos daí resultantes.
Reciclagem – Fases fundamentais
* Separação ao nível das peças / produtos / objectos
** Separação ao nível dos materiais ou componentes constituintes
Recolha (selectiva ou genérica)
Triagem Primária *
Processamento Físico-Químico
Desmantelamento ou Fragmentação (redução de calibre)
Separação Física / Triagem secundária **
Processamento Químico
Processamento Químico
Processamento Físico
Resíduo
Fracções por materiais Fracções por componentes
ProcessamentoQuímico
ProcessamentoMetalúrgico
(Depende essencialmente da pureza das fracções obtidas)
Instalações dedicadas Processos pré-existentes
Reciclagem – Motivações e Condicionalismos
Impulsos e Motivações para a Reciclagem
Valores e necessidades de conservação ambiental;
Conservação dos recursos primários;
Eco-imagem e imagem no mercado (ex: “Electrocycling”)
Imposições legais – definição de taxas de reciclagem
– imposição de responsabilidades (Ex: REEE)
Vantagens económicas (por vezes!)
Reciclagem – Motivações e Condicionalismos
Dificuldades e Condicionalismos
Problemas de escala (capacidade mínima de processamento)
Preço do produto reciclado excessivo (reciclagem subsidiada)
Eco-imagem pela negativa
Má imagem do produto reciclado (Ex: incorporação de resíduos em outros produtos)
Dificuldade em competir com o produto original numa dada aplicação
(Ex: aplicação de lamas de Al como floculante – vantagens ?)
Complexidade do Resíduo: - Dificuldades tecnológicas
- Dificuldades de comercialização (pureza)
(Lista completa na Portaria 209/2004 – LER)
ELIMINAÇÃO DE RESÍDUOS
Deposição em aterro(sobre ou no interior do solo)
Lagunagem(descarga em poços, lagos naturais/artificiais)
Descarga para massas de água
Incineração(sem recuperação de energia)
Armazenagem permanente(ex: contentores em minas)
Eliminação – aspectos relevantes
Permite gerir os resíduos através de uma “armazenagem controlada”;
Necessidade de infraestruturas, logísticas e de armazenamento.
Solução não valorizante, com custos;
Tem benefícios ambientais mas não económicos;
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Waste of Electric and Electronic Equipment (WEEE)
Waste of equipments who need electrical energy or magnetic
fields for working , including the generator sources, transference
and mesurement of currents (nominal tension < 1000 V AC or
1500 V DC)
Quantities of WEEE Produced
About 6 to 8 million tons of WEEE for recycling by year clar inEurope.
This quantity is a strong motivation for recycling these type ofwaste.
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Legislation about WEEE
Communitary Directives
2002/95/CE of 27-Jan-2003: Limit the use of hazardous substances on thecomposition of EEE (ROHS)
2002/96/CE of 27-Jan-2003: Regulate the electric and electronic equipmentwaste (WEEE) management), changed by the Directive 2003/108/CE of 8-Dez-2003.
Dec-Law 230/2004 of 10-Dez
Transpose earlier Directives, giving rules for waste prevention, limit the use of hazardous substances on EEE and regulate the WEEE mangement.
- Priority for Prevention (reduction on the source and limit hazardoussubstances)
- Promote reuse and recycling (and anothers valorization steps)
-aims for Management and Purpose of and valorization/reuse
-Responsibilization of Producers and users
Producer responsability WEEE management system
• Financial responsibility
Waste producer
Collection center
Collection pointRetailer
Treatment unit
Recycling
Energy recovery
Landfill
Producer responsibility organization (PRO)
Producers/importers of EEE
Fee (€ per equipment placed on the market)
Differential cost of EoL management(cost – revenue)
Producer responsibility WEEE management system
• Physical responsibility
– Collection target of 4kg/inhabitant x Market share of PRO
– Recovery targets
Waste producer
Collection center
Collection pointRetailer
Treatment unit
Recycling
Energy recovery
Landfill
Producer responsibility organization (PRO)
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
1. Large household appliances
2. Small household appliances
3. IT and telecommunications equipment
4. Consumer equipment
5. Lighting equipment
6. Electrical and electronic tools
7. Toys, leisure and sports equipment
8. Medical devices
9. Monitoring and control instruments
10. Automatic dispensers
Reuse/Recycling
Recovery
Producer responsibility WEEE management system
• Physical responsibility
– Selective treatment by removal of
WEEE Classes (Legal Categories)
1. Large household appliances (washing machines, refrgerators, ect.)
2. Small household appliances (electric irons, etc.)3. IT and telecmmications equipment (PC,telefax )4. Consumer equipment (TV, videos,etc.)5. Lighting equipment (fluorescent lamps and acessories)6. Electrical and electronic tools7. Toys, leisure and electronic tools(slot machines, electric
cars, etc.)8. Medical devices (dialise, ventilateurs, etc)9. Monitoring and control instruments(Laboratory
equipments, etc.)10.Automatic dispensers (ATM machines, ticket machines,
etc.)
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WEEE – Environmental Points
Os REEE têm composições muito complexas, essencialmente contendo metais e plásticos, mas com alguns constituintes perigosos.
Componentes típicos: Invólucros metálicos (aço) ou plásticos, fios eléctricos, condensadores, relays, resistências, disjuntores, placas de circuitos impressos, conectores, pilhas e baterias, ecrãs de visualização.
Hazardous Substances
Metais pesados – Hg (condensadoes e disjuntores); Pb (vidro dos tubos de raios catódicos); Cd (baterias e plásticos); Ni, Cu, Cr, As.
Substâncias halogenadas – retardadores de chama polibromados (plásticos ignífugos);
Clorofluorocarbonetos (CFC) – fluídos de refrigeração e materiais isolantes.
Bifenilos policlorados (PCB) - condensadores
WEEE Chemical Composition
Ferro
21%
Estanho
4%
Níquel
11%
Zinco
7%
Cobre
25%Pb, Cr,
Mn, Al,
outros
32%
Madeira
5%
Vidro
(CRT)
12%
Plásticos
33%
Outros
1% Metais
49%
PP
12%
PVC
4%ABS
14%
PU
9%
PS
28%
PC
8%
Outros
6%PPE
3%PF
5%PT
3%
Epoxi
3%
PA
5%
( %p/p )
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WEEE Managment
Avaliação do Estado
EEEUtilização
Recolha
Recuperação
BOMReutilização
(do produto)
Recuperável Inutilizado
DesmantelamentoAvaliação de peças /
componentes
Reutilização
(de componentes)
Peças boas
Restante
PROCESSAMENTO
33
WEEE Managment – Processing/Recycling
Triagem Primária
(por tipos de Equip.)
REEE
CaixasComponentes
internos
Componentes
especiais
Baterias
Sistemas de
refrigeração
Ecrans
Plásticos Metais
MotoresCircuitos
eléctricos
PCI (PCB) Outros
Processos de Reciclagem Específicos
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WEEE Managment – Processing/Recycling
Desmontagem
Linha de Material
Informático e outros REEE
Separação
magnética
Trituração
Separação Manual
de componentes
perigosos / valiosos
Componentes
Separação Física
Mesas densimétricas
Plásticos
Metais
ferrosos
Caixa
Baterias
Cristais Liq (Hg)
Condensadores (PCB)
Ecrans CRTLinha de
Monitores e TV
Fragmentação
secundária
Metais não
ferrosos
PCI (PCB)
Metais nobres
E-waste - General Flowsheetfor Recycling
E-waste
Desmontagem Trituração
Separação magnética
Ferro
1º granulador
2º granulador
Acumulador
Mesa de separação e
crivagem
Cobre Alumínio Plástico Outros
Resíduos p/ aterro
Cables - Flowsheetfor Recycling
Cabos
Pré-trituração Separação magnética
Ferro
Granulador
acumulador
Mesas de separação
Cobre Plástico
Monitors - Flowsheetfor Recycling
E-waste
Desmontagem
Tratamento de tubos catódicos
Separação do écranAspiração/filtragem
Aspiração camada luminosa
Vidro
Material diverso
Camada luminosa
(Cd)
WEEE Recycling - Costs
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450C
usto
s d
e R
ecic
lag
em
(€ / t
on
)
Grandes
equip.
Equip.
Refriger.
Equip. c/
monitores
Pequenos
equip.
Total
Categoria de R E E E
1 Frigorífico – 20 € 1 TV – 8 € 1 telefone: 0.35 €
Printed Circuit Boards: Markets and Facts
About 8-9 million tones/year of WEEE are generated in European Union (EU27), being about 20 kg/habit/year.
PCB’s are present in most of the electric and electronic equipment;
Computers and Telecommunications equipment are very important (about 20% w/w of all WEEE) and contain large amounts of PCB’s; PCB’s have high economic interest due to the contents of valuable metals, such as copper, tin, nickel and precious metals (Ag, Au, Pd, Pt);
PCB’s have environmental concern due to the presence of potentially hazardous substances: heavy metals (Pb, As, Sb) and Flame Retardant Resins with polybrominated organics.
Printed Circuit Boards: Components and Composition
Resistors:
Condensers:
(a) (b) (c)
(d) (e) (f)
(a) (b)
(c) (d)
(e) (f)
Different assembly, (a) Surface-mounted; (b) Through-hole (with connection wire). In several applications: (c) nets; (d) with heat sink; (e) high voltage; (f) special applications.
Different assembly, (a) Surface-mounted; (b) Through-hole (with connection wire). Type of dielectric: (c) ceramic; (d) plastic film; (e) electrolytic; (f) tantalum.
SiO2, Al2O3, BaTiO3
NiCr, CuNi, CuNiMn
Al2O3, BaTiO3, PP, PS
Al, Ta, Ag
Printed Circuit Boards: Main Components
Circuit
Copper
Substrate
Epoxy resin
with Flame retardant
Fiber glass
Components
Semiconductors
(Ga, Si, Se, Ge)Resistors
Condensers(Ta, cerâmicos
(como BeO), vidro)
Tiristors, Diodes,
Transistors
(SiO2, Al2O3)
Connectors, wires
(Sn, Pb, Cd)
(*) Retardantes de chama: éteres difenílicos polibromados – PBDE (utilizados em alguns materiais plásticos ignífugos); as placas mais antigas têm “fenolite”
Chips
(Ga, In, Ti, Si, Ge, As,
Sb, Se, Te)