การใช้ประโยชน์จากซากแผงวงจรอิเล็คทรอนิกส์ (ส่วนอโลหะ) และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

บทคัดย่อ

การคัดแยกโลหะเพื่อนำไปหลอมโลหะเพื่อไปใช้ประโยชน์ใหม่ ถือว่าเป็นทางออกทั้งในด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐศาสตร์ที่ดี ที่จะนำทรัพยากรธรรมชาติกลับมาใช้อย่างคุ้มค่า และลดการนำทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัดมาใช้ประโยชน์ ยิ่งในปัจจุบันสถานการณ์เหมืองแร่ในประเทศได้มีการระงับการเปิดสัมปทานเหมืองเพื่อนำไปถลุง ทำให้มีการนำเข้าโลหะจากต่างประเทศมากขึ้น ปัญหาสำคัญอยู่ที่ซากแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ มีโลหะเพียงร้อยละ 30 แต่อีกร้อยละ 70 คือ ซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ชนิดอโลหะ หรือแผงวงจรสีเขียวที่เรียกเรียกว่า Printed circuit board

มงคลชัย อัศวดิษฐเลิศ และ เจริศา จำปา. (2561). การใช้ประโยชน์จากซากแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ (ส่วนอโลหะ) และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม. วารสารสิ่งแวดล้อม, ปีที่ 22 (ฉบับที่ 1), 34-43.

การใช้ประโยชน์จากซากแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ (ส่วนอโลหะ) และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

มงคลชัย อัศวดิษฐเลิศ, เจริศา จำปา
ศูนย์ความเป็นเลิศด้านการจัดการสารและของเสียอันตราย จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

การจัดการซากแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์
เนื่องจากในปัจจุบันเรามีความต้องการใช้เครื่องใช้ไฟฟ้ามากขึ้น เพื่อตอบสนองความต้องการและเพิ่มความสะดวกสบาย ในชีวิตประจำวันรวมถึงรูปแบบพฤติกรรมการบริโภคตามการพัฒนาด้านไอที โดยการเปลี่ยนรุ่นของเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น โทรศัพท์เคลื่อนที่ชนิดสมาร์ทโฟน และโทรทัศน์ชนิดสมาร์ททีวี เป็นต้น จากรายงานสถานการณ์มลพิษประจำปี 2558 ของกรมควบคุมมลพิษ คาดการณ์ว่า ขยะที่เป็นผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ราว 4 แสนตัน และยังได้มีการสำรวจและรวบรวมข้อมูลพฤติกรรมของผู้บริโภคในการจัดการกับผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เมื่อไม่ได้ใช้งานแล้วซึ่งแหล่งกำเนิดส่วนใหญ่มาจากบ้านเรือน กว่าร้อยละ 50 มีการจัดการโดยขายซากผลิตภัณฑ์ฯ เมื่อไม่ได้ใช้งานแล้ว การแลกคืนเพื่อใช้เป็นส่วนลดในการซื้อผลิตภัณฑ์ใหม่ด้วย และบางส่วนเก็บรวบรวมไว้ทิ้งปนไปกับขยะมูลฝอยทั่วไป (รายงานสถานการณ์มลพิษของประเทศไทย, 2558)

ในปัจจุบันการจัดการซากแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์นั้น จะมีกระบวนการคัดแยกเอาโลหะที่มีค่าออกก่อน โดยโรงงานอุตสาหกรรมประเภท 105 และ 106 คือ โรงงานประกอบกิจการเกี่ยวกับการคัดแยกหรือฝังกลบสิ่งปฏิกูลหรือวัสดุที่ไม่ใช้แล้ว และโรงงานประกอบกิจการเกี่ยวกับการนำผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมที่ไม่ใช้แล้วหรือของเสียจากโรงงานมาผลิตเป็นวัตถุดิบหรือผลิตภัณฑ์ใหม่โดยผ่านกรรมวิธีการผลิตทางอุตสาหกรรม ตามลำดับ (กรมโรงงานอุตสาหกรรม, 2554)

ปัญหาสำหรับการจัดการซากแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์
เมื่อมีการคัดแยกโลหะเพื่อนำไปหลอมโลหะเพื่อไปใช้ประโยชน์ใหม่ ถือว่าเป็นทางออกทั้งในด้านสิ่งแวดล้อมและเศรษฐศาสตร์ที่ดี ที่จะนำทรัพยากรธรรมชาติกลับมาใช้อย่างคุ้มค่า และลดการนำทรัพยากรที่มีอยู่อย่างจำกัดมาใช้ประโยชน์ ยิ่งในปัจจุบันสถานการณ์เหมืองแร่ในประเทศได้มีการระงับการเปิดสัมปทานเหมืองเพื่อนำไปถลุง ทำให้มีการนำเข้าโลหะจากต่างประเทศมากขึ้น ปัญหาสำคัญอยู่ที่ซากแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ มีโลหะเพียงร้อยละ 30 แต่อีกร้อยละ 70 คือ ซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ชนิดอโลหะ หรือแผงวงจรสีเขียวที่เรียกเรียกว่า Printed circuit board ดังรูปที่ 1

รูปที่ 1 การแยกองค์ประกอบต่างๆของแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ (ที่มา : ปรับจาก Huang et al., 2009)

ซึ่งในบทความนี้จะขอใช้คำย่อว่า NMP-PCB (Non-metallic part -printed circuit board) ซึ่ง NMP-PCB จะต้องนำไปสู่กระบวนการฝังกลบอย่างปลอดภัย เพราะในองค์ประกอบของ NMP-PCB ยังมีสารอันตรายอยู่ และหากนำไปฝังกลบก็จะนำไปสู่การเกิดมลพิษจากโลหะหนักและสารหน่วงไฟประเภทโบรมีน (Brominated Flame Retardants: BERs) ปนเปื้อนไปกับน้ำใต้ดิน ดังนั้นไม่ว่าจะเป็นการบำบัด/กำจัด หรือรีไซเคิล ต้องดำเนินการอย่างถูกต้องและเหมาะสม ปัจจุบันเริ่มมีการคิดค้นเพื่อนำในส่วนที่ไม่ใช่โลหะนี้กลับมาใช้มากขึ้น ทั้งนี้องค์ประกอบของ NMP-PCB ได้แสดงในตารางที่ 1

ตารางที่ 1 องค์ประกอบต่างๆของแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ส่วนที่ไม่ใช่โลหะ
วัสดุที่เป็นองค์ประกอบ	% โดยน้ำหนัก
พลาสติกเทอร์โมเซ็ตเรซิน	32
ไฟเบอร์กลาส	65
ทองแดง	<3
อื่น ๆ เช่น ตัวประสาน และ สารหน่วงไฟ	<0.1

การใช้ประโยชน์จากซากแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ (ส่วนอโลหะ)
เมื่อมีการคัดแยกโลหะที่มีค่าออกจากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์แล้ว ซากแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ (ส่วนอโลหะ) จะถูกทิ้งไว้ เพื่อรอการกำจัดด้วยการฝังกลบอย่างถูกวิธี ดังนั้นหากพิจารณาถึงความเหมาะสมแล้ว การฝังกลบนั้นควรเป็นทางเลือกสุดท้ายในการจัดการ NMP-PCB และเมื่อพิจารณาจากลำดับขั้นตอนในการจัดการ ควรจะเลือกวิธีการเพื่อนำของเสียมาใช้ประโยชน์ใหม่ ก่อนที่จะมีการนำไปเผาทำลายเพื่อให้ได้พลังงาน

ส่วนประกอบที่ไม่ใช่โลหะจากซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ร้อยละ 70 มาจากวัสดุที่ใช้ทำแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนใหญ่ประกอบด้วยเทอร์โมเซตเรซิน (Thermoset Resin) และใยแก้ว (Fiber Glass) ซึ่งเทอร์โมเซตเรซินเป็นวัสดุที่ไม่สามารถนำไปหลอมเพื่อนำกลับมาใช้ใหม่ได้ และการเผาไม่ใช่ทางเลือกในการบำบัดสารกลุ่มนี้ เนื่องจากสารกลุ่มนี้จะทำให้ประสิทธิภาพของการเผาไหม้เชื้อเพลิงลดลง และก่อให้เกิดสารที่เป็นพิษสูง คือ Polybrominated Dibenzodioxin และ Dibenzofurans และหากนำไปฝังกลบก็จะนำไปสู่การเกิดมลพิษจากโลหะหนักและสารหน่วงไฟประเภทโบรมีน (Brominated Flame Retardants: BERs) ปนเปื้อนไปกับน้ำใต้ดิน ดังนั้นไม่ว่าจะเป็นการบำบัด/กำจัด หรือรีไซเคิล ต้องดำเนินการอย่างถูกต้องและเหมาะสม ปัจจุบันเริ่มมีการคิดค้นเพื่อนำในส่วนที่ไม่ใช่โลหะนี้กลับมาใช้มากขึ้น โดยนำกลับมาใช้เป็นสารเติมแต่งใน epoxy resin เช่น กาว, สี, อุปกรณ์ตกแต่งบ้าน และอุปกรณ์ในการก่อสร้าง ซึ่งสามารถก่อให้เกิดประโยชน์ได้มากกว่ากว่านำชิ้นส่วนของซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ใช่โลหะนี้ไปฝังกลบ

แนวทางการรีไซเคิลส่วนประกอบที่ไม่ใช่โลหะจากซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์สามารถทำได้หลายวิธี เช่น การนำไปเป็นสารเติมแต่งหรือส่วนผสมของเทอร์โมเซตเรซิน ส่วนผสมของเทอร์โมพลาสติก หรือใช้ทดแทนวัสดุที่มีสมบัติแข็งและคุณสมบัติเหนียวยืดหยุ่น เป็นต้น ส่วนวิธีทางเคมีรวมถึงการนำไปเป็นวัตถุดิบในการผลิตพลังงาน เช่น การเผาแบบไพโรไลซิส การเผาแบบแก๊สซิฟิเคชัน การดีพอลิเมอไรเซชันของเหลวเหนือจุดวิกฤต และการย่อยสลายด้วยการเติมไฮโดรเจน โดยสามารถสรุปโดยสังเขป ดังรูปที่ 2

รูปที่ 2 ภาพรวมแนวทางการใช้ประโยชน์จากซากแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ (ส่วนอโลหะ)

1. การใช้เป็นสารเติมแต่งสำหรับการขึ้นรูปผลิตภัณฑ์
1.1 การใช้เป็นสารเติมแต่งสำหรับสารประกอบเทอร์โมเซตเรซิน
Guo et al. (2008) ได้นำซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์มาบดให้เป็นผงด้วยกระบวนการบดหยาบ แล้วนำไปบดละเอียด และ แยกส่วนที่เป็นโลหะออกจากส่วนที่ไม่ใช่โลหะด้วยเครื่องคัดแยกไฟฟ้าสถิต จากนั้นนำ ส่วนที่ไม่ใช่โลหะไปร่อนผ่านตะแกรงขนาด 0.15 มิลลิเมตร แล้วนำส่วนที่ผ่านตะแกรง มาผสมกับ ฟีนอลิกเรซิน ผงขี้เลื่อย ผงแป้งทัลก์ เฮกซะเมทิลอีเนเตตระเอมีน แคลเซียมคาร์บอเนต แมกนีเซียมออกไซด์ ไนโกรซีน (Nigrosine) และกรดเสตียริก พบว่า สามารถนำไปขึ้นรูปเป็นชิ้นส่วนได้ ดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 ตัวอย่างการขึ้นรูปของ phenolic molding compound (PMC) ที่มีส่วนผสมของ NMP-PCB (ที่มา; Huang et al., 2009)

1.2 การใช้ NMP-PCB ผสมกับเทอร์โมพลาสติกหรือพอลิเอสเตอร์เรซินชนิดไม่อิ่มตัว
พอลิเอสเตอร์เรซินชนิดไม่อิ่มตัว (Unsaturated Polyester Resins : UPRs) มีคุณสมบัติของพอลิเมอร์ชนิดไม่อิ่มตัว มีความหนืดต่ำ ทนต่อสารเคมีและราคาถูก อีกทั้งยังมีคุณสมบัติทางกลที่ดี โดยเฉพาะเมื่อเสริมแรงด้วยไฟเบอร์หรือสารเติมแต่ง Mou และคณะ (2007) ได้พัฒนาเทคนิคในการผลิตแผ่นอโลหะจากซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ (Nonmetallic Plate : NMP) ด้วยการใช้ส่วนประกอบที่ไม่ใช่โลหะผสมกับเทอร์โมพลาสติกหรือพอลิเอสเตอร์ชนิดไม่อิ่มตัว และเติมสารเติมแต่งอื่นๆ ซึ่งพบว่า ปริมาณซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่บดแล้วที่ใช้ผสมและได้คุณสมบัติทางกลที่ดีที่สุดอยู่ที่ 20% โดยน้ำหนัก โดยมีตัวอย่างผลิตภัณฑ์ที่สามารถใช้วัสดุรีไซเคิลนี้ คือ ตะแกรงฝาท่อน้ำ ดังแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 ผลิตภัณฑ์ที่ผสมพอลิเอสเตอร์เรซินชนิดไม่อิ่มตัวกับส่วนประกอบที่ไม่ใช่โลหะ
(ที่มา; Mou et al., 2007)

1.3 การใช้ NMP-PCB มาใช้เป็นวัสดุในคอนกรีต
การประยุกต์ใช้การนำซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์เป็นวัตถุดิบในการผลิตคอนกรีตมวลเบา เพราะปัจจุบันนี้คอนกรีตมวลเบานิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย ทั้งในงานก่อสร้างและงานตกแต่งผนังทั้งภายนอกและภายในโดยวัสดุที่นำมาผสมกัน ได้แก่ ซีเมนต์ ทราย ซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่บดหยาบแล้ว และน้ำ ซึ่งซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ผ่านการบด ทำหน้าที่เป็นส่วนผสมหยาบสำหรับคอนกรีตมวลเบา โดยขั้นตอนในการเตรียมตัวอย่างสอดคล้องกับมาตรฐานการทดสอบคอนกรีต ASTM C192 ดังแสดงในรูปที่ 5 โดยการใช้ซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ผ่านการบดแล้วแทนที่ ซีเมนต์ และทราย พบว่ามีข้อได้เปรียบหลายประการ โดยช่วยเพิ่มคุณสมบัติของคอนกรีต เช่น ความต้านทานแรงกด ความต้านทานแรงดึง โมดูลัสความยืดหยุ่น ความต้านทานต่อแรงกระแทก ความสามารถในการให้น้ำซึมผ่าน

รูปที่ 5 a) ซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่บดแล้ว b) ซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ผ่านการบดอัดที่ความดัน 103 MPa
c) ซีเมนต์ที่ผสมซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ d) ซีเมนต์ที่ผสมซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ด้านใน (ที่มา; Niu และ Li , 2007)

2. กระบวนการรีไซเคิลด้วยวิธีทางเคมี
2.1 ดีพอลิเมอไรเซชันด้วยวิธีของไหลเหนือวิกฤต (Supercritical fluid)
หลักการของวิธีนี้ คือ ในสภาวะอุณหภูมิและความดันค่าหนึ่ง สารบริสุทธิ์ใด ๆ สามารถเป็นทั้งของเหลวอิ่มตัวและไออิ่มตัว โดยเรียกสภาวะนี้ว่า จุดวิกฤต (Critical Point) ถ้าเพิ่มอุณหภูมิหรือความดันให้สูงว่าจุดวิกฤตนี้ จะไม่มีการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางกายภาพของของไหล และเรียกของไหลที่อยู่ในสภาวะนี้ว่าของไหลเหนือวิกฤต (Supercritical Fluid) โดยทั่วไปน้ำเหนือจุดวิกฤต (Supercritical Water: SCW) มักใช้เป็นสื่อกลางที่มีประสิทธิภาพในการรีไซเคิลไฟเบอร์และเรซิน เนื่องจากเป็นตัวกลางที่มีราคาไม่แพง รีไซเคิลได้ ไม่เป็นพิษ และจัดการได้ง่าย โดยภายใต้สภาวะเหนือจุดวิกฤต น้ำ สารประกอบอินทรีย์ และก๊าซจะผสมกันได้อย่างสมบูรณ์ น้ำเหนือจุดวิกฤตยังนับว่าเป็นสารตัวกลางที่ก่อให้เกิดสภาวะที่พอเหมาะต่อปฏิกิริยาเคมีหลายประเภท รวมถึงการกำจัดซากของเสียอันตรายด้วย โดยกระบวนการดีพอลิเมอไรเซชันด้วยวิธีของไหลเหนือวิกฤตจะเกิดโมเลกุลที่มีขนาดเล็กลงและเป็นกลุ่ม PAHs ดังรูปที่ 6

รูปที่ 6 กระบวนการดีพอลิเมอไรเซชันอีพอกซีเรซินในส่วนอโลหะจากซากแผ่นวงจรพิมพ์
(ที่มา; Chien et al., 2000)

2.2 การใช้ตัวทำละลาย (Chemical extraction)
วิธีนี้จะใช้สารสะลายอินทรีย์หรืออนินทรีย์ในการตัดสายโซ่โมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ของ Epoxy Resin ในแผงวงจรส่วนประกอบที่ไม่ใช่โลหะ (Non-Metallic Material) ให้เป็นโมเลกุลขนาดเล็ก (ดังรูปที่ 7) ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการละลายจะมี 2 ส่วน คือ ส่วนที่เป็นสารที่ละลายในสารละลาย โดยส่วนนี้สามารถ นำกลับไปเป็นสังเคราะห์ใหม่เป็น Epoxy Resin ได้ และส่วนที่ไม่สามารถละลายในสารละลายได้ซึ่งเป็น Glass Fiber ส่วนนี้จะถูกนำไปใช้ประโยชน์ต่อเป็นสารเติมแต่ง (Filler) เพื่อเพิ่มความแข็งแรงให้กับวัสดุต่างๆ โดยมีปัจจัยที่สำคัญ ได้แก่ สัดส่วนของแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ผ่านการบดต่อตัวทำละลาย ความร้อนในระบบ ขนาดของแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ผ่านการบดแล้ว และเวลาที่ใช้ในการทำการละลาย

รูปที่ 7 ภาพของเครื่องทำปฏิกิริยาของผงวงจรในสารละลาย (ที่มา; Zhu et al., 2013)

3. การเผาหรือการนำใช้เป็นพลังงาน
3.1 การไพโรไลซีสภายใต้สภาวะสุญญากาศ (Vacuum pyrolysis)
กระบวนการนี้เป็นกระบวนการรีไซเคิลพอลิเมอร์สังเคราะห์ รวมถึงพอลิเมอร์ที่ผสมอยู่กับไฟเบอร์กลาส กระบวนการนี้สารอินทรีย์จะถูกกลั่นแยกออกมาในรูปของเหลวและก๊าซโดยไม่เกิดการแตกสลายของโมเลกุล ก๊าซที่ได้จากกระบวนการไพโรไลซิสส่วนใหญ่เป็นคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) และคาร์บอนมอนออกไซด์ (CO) และยังมีไฮโดรคาร์บอน C1-C4 และก๊าซฮาโลเจนอนินทรีย์อีกด้วย (โดยมีกระบวนการดังแสดงในรูปที่ 8) ส่วนที่เป็นโลหะที่เหลือส่วนใหญ่ คือ ทองแดง แคลเซียม เหล็ก นิกเกิล สังกะสี และอะลูมิเนียม นอกจากนี้ยังมีโลหะที่มีค่าจำนวนเล็กน้อย เช่น แกลเลียม บิสมัท เงิน และทองคำ เป็นต้น ส่วนสารอินทรีย์ที่ได้จากกระบวนการไพโรไลซิส ประกอบด้วยสารเข้มข้นของ Phenol, (4-(1-Methylethyl) Phenol), p-Hydroxydiphenyl, Bisphenol A, Methyl Phenols และBromophenols นอกจากนี้ยังพบ Organophosphate Compounds และTetrabromobisphenol A ในปริมาณเล็กน้อย สำหรับส่วนประกอบของของเหลวหรือน้ำมันนั้น มีรายงานว่าส่วนประกอบหลักประกอบไปด้วย สารประกอบพวกฟีนอลและฟิวแรน และส่วนของก๊าซ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ เมทิลโบรไมด์ ไฮโดรเจนโบรไมด์ และสารอื่นพวกแอลเคน และแอลคีน

รูปที่ 8 แผนภาพลำดับขั้นของถังปฏิกิริยาการไพโรไลซีสภายใต้สภาวะสุญญากาศ (ที่มา: ปรับจาก Hall และWilliams (2007))

3.2 กระบวนการทำให้กลายเป็นก๊าซ (Gasification)
หน้าที่หลักของกระบวนการทำให้กลายเป็นก๊าซหรือก๊าซซิฟิเคชันในการจัดการซากพอลิเมอร์ คือการสังเคราะห์ก๊าซคาร์บอนอนนอกไซด์ ก๊าซไฮโดรเจน และได้ผลิตภัณฑ์ทางอ้อมที่เกิดขึ้นจากกระบวนการ คือ คาร์บอนไดออกไซด์ น้ำ มีเทน และเขม่า อุณหภูมิที่ใช้ทำปฏิกิริยาอยู่ในช่วงมากถึง 1,600 องศาเซลเซียส ที่ความดันมากถึง 150 บาร์ Yamawaki (2003) ได้ศึกษาเทคโนโลยีการรีไซเคิลด้วยการทำให้เป็นก๊าซโดยใช้พลาสติกจากขยะอิเล็กทรอนิกส์ที่มีส่วนประกอบของสารทนไฟที่ผสมโบรมีน ซึ่งผลของการศึกษานี้ ใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงในการรีไซเคิลส่วนที่เป็นอโลหะจากซากวงจรพิมพ์ด้วยกระบวนการแก๊สซิฟิเคชันได้ และอุปกรณ์ที่ใช้ในการศึกษายังเป็นโมเดลในกระบวนการแก๊สซิฟิเคชันขนาดใหญ่เชิงพาณิชย์ต่อไปได้ด้วย นอกจากนี้ ยังพบอีกว่าหลังจากการบำบัดด้วยอุณหภูมิที่สูง 1,150 องศาเซลเซียส แล้ว การทำให้ก๊าซเย็นลงอย่างรวดเร็วจนเหลืออุณหภูมิ 50 องศาเซลเซียส จะช่วยลดการเกิดสารไดออกซินและฟิวแรนส์ได้มากกว่าการปล่อยไว้ให้เย็นลงเองถึง 2,300-4,300 เท่าซึ่งแสดงให้เห็นว่า PBDD/Fs สามารถเกิดใหม่ในระหว่างที่ปล่อยให้อุณหภูมิเย็นลงอย่างช้าๆ ได้

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมในกรณีที่มีการนำไปรีไซเคิล
เนื่องจากซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในส่วนที่ไม่ใช่โลหะ มีไฟเบอร์กลาสเป็นองค์ประกอบ ทำให้การเผาต้องใช้อุณหภูมิที่สูง และสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงมาก และสุดท้ายผลิตภัณฑ์ที่ได้ คือเถ้าที่มีซิลิกา ยากต่อการนำไปใช้ประโยชน์ นอกจากนี้มีสารอันตรายในซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เป็นองค์ประกอบ ทำให้มีความเสี่ยงอย่างมากต่อสุขอนามัยและสิ่งแวดล้อม เช่น แคดเมียม โครเมียม ปรอท และตะกั่ว อีกทั้งยังมีสารหน่วงไฟประเภทโบรมีน เช่น Tetrabromobisphenol A (TBBPA) ซึ่งทำหน้าที่เสมือนเป็นตัวเร่งปฎิกิริยา Debromination/Hydrogenation ทำให้เกิดสารกลุ่มฟิวแรน และไดออกซิน รวมถึงก๊าซอันตรายจากกระบวนการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ เช่น ไฮโดรเจนโบรไมด์ PAHs (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) และ Brominated PAHs

รูปที่ 9 ของเสียจากกระบวนการไพโรไลซีส (ที่มา: Hall และ Williams (2007))

สำหรับกระบวนการเผาไหม้แบบไพโรไลซีสเพื่อให้ได้น้ำมันมาใช้เป็นพลังงานทดแทน ยังต้องมีการศึกษาในแง่ของคุณภาพของน้ำมันเพื่อให้ใช้ประโยชน์ได้จริง นอกจากนี้ ระหว่างทำการเผาไหม้นั้น จะเกิดสารอันตรายกลุ่ม Bromophenols เป็นหลัก และยังมีรายงานอีกว่าที่อุณหภูมิการเผาไหม้ที่แตกต่างกันจะเกิดสารอันตรายที่เป็นกลุ่ม Semivolatile ได้มากกว่าร้อยชนิด ดังรูปที่ 9 โดยสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงและมีออกซิเจนจะทำให้เกิด ไฮโดรโบรไมด์ และ Brominated Light Hydrocarbon นอกจากนี้ยังพบว่าสามารถเกิด Dibenzo-p-dioxins และ Furans ได้มากถึงระดับส่วนในล้านส่วน (ppm) อีกด้วย

ส่วนกรณีการใช้กระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่นในการได้มาซึ่งความร้อนและก๊าซนั้น อาจทำให้เกิดไดออกซินและฟิวแรนส์ และสารอื่น ๆ ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของไดออกซินและฟิวแรนส์ เช่น Polybrominated Biphenyls, Polybrominated Phenols, Polybrominated Biphenyl Ethers และTetrabromo Bisphenol A แต่อย่างไรก็ตาม หากมีการควบคุมที่ดีในด้วยการลดความร้อนของอากาศอย่างรวดเร็วหลังกระบวนการแก๊สซิฟิเคชั่น จะสามารถลดปริมาณสารเหล่านี้ลงได้

โดยส่วนใหญ่ NMP-PCB จะประกอบด้วย Thermosetting Resins หรือ Epoxy ไฟเบอร์กลาส พลาสติก จึงสามารถนำมาใช้ประโยชน์สำหรับการขึ้นรูปพลาสติกได้ แต่ก็มีข้อจำกัด เช่น ด้วยโครงสร้างของ Epoxy เป็นกลุ่มที่ไม่สามารถหลอมใหม่ได้ เป็นต้น นอกจากนี้มีการศึกษาที่นำส่วน NMP มาผสมกับพอลีโพรพิลีนพบว่ามีคุณสมบัติเป็นฉนวนเนื่องจากมีโบรมีนซึ่งเป็นสารหน่วงไฟเป็นส่วนประกอบ แต่เมื่อนำมาศึกษาคุณสมบัติด้านผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมด้วยการทดสอบการชะของวัสดุพบว่า มีการปนเปื้อนทองแดงและตะกั่ว และยังพบว่ามีการปนเปื้อนโบรมีนอีกด้วย สำหรับเทคโนโลยีการรีไซเคิลซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ อย่างการสกัดด้วยวิธี Supercritical Fluid Extraction และ วิธี Chemical Extraction อาจส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมได้ในรูปของของเสียที่เกิดจากกระบวนการ และการสิ้นเปลืองพลังงาน อย่างไรก็ตามไม่มีรายงานถึงผลกระทบโดยตรงต่อสิ่งแวดล้อมจากวิธีการดังกล่าว

ข้อจำกัดในการนำซากแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์มาใช้ประโยชน์
จะเห็นได้ว่าในภาพรวมแล้วจะเกิดของเสีย 2 กลุ่มแรก คือ กลุ่มสารอนินทรีย์ประเภทโลหะหนัก และกลุ่มสารอินทรีย์ที่มีธาตุฮาโลเจนเป็นองค์ประกอบ นอกเหนือจากกฎหมายด้านกากอุตสาหกรรมที่เป็นกลุ่ม HA (hazardous waste- absolute entry) ยังมีข้อตกลงระหว่างประเทศ ได้แก่ อนุสัญญาสตอกโฮล์มว่าด้วยสารมลพิษตกค้างยาวนาน (Stockholm Convention on Persistent Organic Pollutants : POPs) ซึ่งเป็นข้อตกลงระหว่างประเทศที่เกิดขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการปฏิบัติการร่วมระดับโลกอย่างเร่งด่วน ในการปกป้องสุขภาพอนามัยของคนและสิ่งแวดล้อมจากสารพิษตกค้างยาวนาน อนุสัญญา POPs มีจุดมุ่งหมายเพื่อคุ้มครองสุขภาพอนามัยของมนุษย์และสิ่งแวดล้อมจากสารมลพิษที่ตกค้างยาวนาน (POPs) ปัจจุบันนี้ สารเคมี POPs ที่ถูกกำหนดขึ้นมี 12 ชนิดคือ อัลดริน (aldrin) คลอเดน (chlordane) ดิลดริน (dieldrin) ดีดีที (DDT) เอนดริน (endrin) เฮปตะคลอร์ (heptachlor) เอชซีบี (hexachlorobenzene) ไมเร็กซ์ (mirex) ท็อกซาฟีน (toxaphene) พีซีบี (Poly chlorinated Biphenyls: PCBs) ไดออกซิน (Polychlorinated dibenzo-p-dioxins: PCDDs) และฟิวแรน (Polychlorinated dibenzofurans: PCDFs) สารเหล่านี้เป็นกลุ่มสารประกอบอินทรีย์ซึ่งถูกย่อยสลายได้ยากโดยแสงหรือสารเคมี หรือโดยชีวภาพทำให้เกิดการตกค้างในสิ่งแวดล้อมเป็นเวลานานและสามารถเคลื่อนย้ายไปได้ไกลมาก และมีความเป็นพิษสูง สารดังกล่าวบางชนิดสามารถเปลี่ยนแปลงระบบฮอร์โมน ทำลายระบบการสืบพันธุ์และระบบภูมิคุ้มกันได้ พันธกรณีสำคัญที่ภาคีต้องปฏิบัติได้แก่ การออกมาตรการทางกฎหมายและการบริหารในการห้ามผลิตและใช้สาร POPs 9 ชนิดแรก การควบคุมการนำเข้าและส่งออกสาร POPs การส่งเสริมการใช้สารทดแทน การกำหนดแนวทางด้านเทคนิคที่ดีที่สุด (Best Available Techniques: BAT) และแนวทางปฏิบัติทางด้านสิ่งแวดล้อมที่ดีที่สุด (Best Environmental Practices: BEP) และประสานงานกับประเทศภาคี

อนุสัญญาสตอกโฮล์มบังคับให้ภาคีต้องจัดทำกลยุทธ์เพื่อจำแนกของเสียประเภทมลพิษตกค้างยาวนาน และจัดการกับของเสียเหล่านี้ด้วยวิธีการที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ภายใต้ข้อตกลงที่จะลดการใช้สาร PCBs (Poly chlorinated Biphenyls) ที่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น ตัวเก็บประจุไฟฟ้า และหม้อแปลงไฟฟ้า ให้ได้ภายในปี พ.ศ. 2568 ทำให้อุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องยังพอมีเวลาปรับตัวที่จะหาสาร PCB-free มาใช้แทนในอนาคต อย่างไรก็ดี ประเทศสมาชิกจะต้องหาหนทางหรือวิธีการที่จะกำจัดชิ้นส่วนอุปกรณ์ที่มีสาร PCBs เป็นองค์ประกอบให้ถูกต้องตามหลักวิชาการและไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและมนุษย์ในประเทศ โดยต้องจัดเก็บซากอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีส่วนประกอบของสารPCBs เป็นองค์ประกอบให้ถูกต้องตามหลักวิชาการ ในปี พ.ศ. 2571

สำหรับประเทศกำลังพัฒนา ที่เป็นประเทศต้องเผชิญกับการจัดการสารมลพิษ PCBs ที่มีอยู่ในชิ้นส่วนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ จำนวนมาก ไม่ว่าจะเป็นปัญหาการจัดการขยะอิเล็กทรอนิกส์ที่มีเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วแล้ว ยังต้องเผชิญกับการจัดการสารมลพิษที่มีอยู่ในขยะอิเล็กทรอนิกส์ด้วย ซึ่งต้องใช้เงินจำนวนมากในการรวบรวมชิ้นส่วน ตลอดจนการให้ความรู้ความเข้าใจแก่กลุ่มบุคคลที่เกี่ยวข้องกับการจัดการขยะอิเล็กทรอนิกส์ นอกจากนี้ยังคงมีความกังวลในเรื่องสารมลพิษตกค้างยาวนาน โดยเฉพาะสารกลุ่ม Dioxins และ Furans เป็นสารกลุ่มมีฮาโลเจนเป็นองค์ประกอบซึ่งเป็นสารมลพิษที่รุนแรงที่สุดในบรรดารายการสารมลพิษ POPs จึงทำให้การนำมาเป็นพลังงานหรือการย่อยสลายด้วยความร้อนมีข้อจำกัด

นอกเหนือจากกฎหมายและข้อตกลงที่กล่าวข้างต้น ยังมีปัจจัยอื่นที่ทำให้การใช้ประโยชน์จากซากแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ (ส่วนอโลหะ) ยังไม่ได้มีการพัฒนาสู่การรีไซเคิลได้อย่างเต็มรูปแบบ โดยศูนย์ความเป็นเลิศแห่งชาติด้านการจัดการสิ่งแวดล้อมและของเสียอันตราย (2553) ศึกษาการจัดการซากเครื่องใช้ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบัน พบว่ายังไม่ก้าวหน้ามากนัก คืออยู่ในระดับของการสกัดแยกโลหะมีค่า(โดยผู้ประกอบการชาวไทย)ออกจากซากอิเล็กทรอนิกส์และมีระบบควบคุมการเกิดมลพิษ ด้วยวิธีการและขั้นตอนการสกัดแยก รวมถึงเทคโนโลยีการบำบัดสารอันตรายของซากอิเล็กทรอนิกส์ที่แตกต่างกัน มีการลงทุนที่ไม่มากนัก และส่วนใหญ่ยังไม่มีกระบวนการจัดการอย่างเต็มรูปแบบ จึงอาจเกิดการปนเปื้อนของสารอันตรายหรือแพร่กระจายสู่สิ่งแวดล้อมได้ ทั้งนี้การจัดการซากอิเล็กทรอนิกส์ต้องใช้เงินลงทุนสูง ประกอบกับผู้ประกอบการที่มีศักยภาพในการรีไซเคิลนั้นเป็นชาวต่างชาติ และยังไม่มีการเข้ามาดำเนินการด้านการรีไซเคิลในประเทศไทยอย่างเต็มรูปแบบ ซึ่งอาจเป็นเพราะข้อกำหนดและกฎหมายบางฉบับของไทย รวมถึงการยอมรับการจัดการซากจากภาคประชาชน ทำให้ไม่คุ้มค่าการลงทุน หากภาครัฐมีการผลักดันให้เกิดกฎหมาย ระเบียบ หรือข้อบังคับในการจัดเก็บและรวบรวมซากอิเล็กทรอนิกส์ที่มีประสิทธิภาพ ก็สามารถทำให้ของเสียสามารถเป็นวัตถุดิบของอุตสาหกรรมอื่นๆได้ อีกทั้งเป็นการลดการฝังกลบ และการจัดการอย่างผิดวิธี นอกจากนี้ผู้ประกอบการมีความเชื่อมั่นที่จะลงทุนในอุตสาหกรรมคัดแยกซากเครื่องใช้ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ ทำให้เกิดการแข่งขันและสร้างกลไกทางการตลาดของกลุ่มธุรกิจการรีไซเคิลอย่างจริงจัง ก็จะทำให้เกิดการพัฒนาของระบบและกระบวนการรีไซเคิลที่ดีและมีประสิทธิภาพได้

ที่มา

1. กรมควบคุมมลพิษ. (2558, กรกฎาคม). รายงานสถานการณ์มลพิษของประเทศไทย 2558. [pdf]. สืบค้นจาก http://infofile.pcd.go.th/mgt/ThailandPollut2558_Form.pdf?CFID=350728&CFTOKEN=65309457

2. เปรมฤดี กาญจนะปิยะ. (2554). E-waste เทคโนโลยีการจัดการซากแผ่นวงจรอิเล็กทรอนิกส์. ปทุมธานี:ศูนย์ความเป็นเลิศเพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ศูนย์เทคโนโลยีและวัสดุแห่งชาติ สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ.

3. กรมโรงงานอุตสาหกรรม. (2554). คู่มือหลักปฏิบัติที่ดีสำหรับการให้บริการบำบัด กำจัดกากอุตสาหกรรม. [pdf]. สืบค้นจาก http://www2.diw.go.th/iwmb/form/factory1.pdf

4. ศูนย์ความเป็นเลิศด้านการจัดการสิ่งแวดล้อมและของเสียอันตราย. (2553). โครงการศึกษาหลักเกณฑ์ วิธีการ เงื่อนไข และอัตราการจัดเก็บค่าธรรมเนียมการจัดการซากผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์. กรุงเทพฯ.

5. Huang, K., Guo, J., Xu, Z. (2009). Recycling of waste printed circuit boards: A review of current technologies and treatment status in China. Journal of Hazardous Materials, 164, 399–408.

6. Guo, J., Li, J., Rao, Q., Xu, Z. (2008). Phenolic Molding Compound Filled with Nonmetals of Waste PCBs. Environmental Science & Technology, 42 (2), 624-628.

7. Mou, P., Xiang, D., Duan, G. (2007). Products Made from Nonmetallic Materials Reclaimed from Waste Printed Circuit Boards. Tsinghua Science & Technology, 12, 276–283.

8. Niu, X., Li, Y. (2007). Treatment of waste printed wire boards in electronic waste for safe disposal. Journal of Hazardous Materials, 145 (3), 410–416.

9. Chien, Y.C., Wang, H.P., Lin, K.S., Yang, Y.W. (2000). Oxidation of printed circuit board wastes in supercritical water. Water Research, 34, 4279–4283.

10. Yamawaki, T. (2003). The gasification recycling technology of plastics WEEE containing brominated flame retardants. Fire Material, 27, 315–319.

11. Zhu, P., Chen, Y., Wang, L., Zhou, M., Zhou, J. (2013). Dimethyl Sulfoxide Separating Waste Printed Circuit Boards by Dissolving Polymer Materials, Journal of Environmental Engineering, 139 (8), 1128-1131.

12. Hall, W.J., Williams, P.T. (2007). Separation and recovery of materials from scrap printed circuit boards. Resources, Conservation and Recycling, 51 (3), 691-709. ISSN 0921-3449.