Przyszłość ekologicznych urządzeń elektronicznych

145

Wraz z podnoszeniem się poziomu mórz, rozpadem warstwy ozonowej i wzrostem temperatur, świadomość społeczna dotycząca problemów związanych ze zrównoważonym rozwojem jest na najwyższym jak dotąd poziomie. Młodzi ludzie protestują w ramach akcji Fridays for Future (Piątki dla przyszłości), domagając się zmian. Wiedza na temat sposobów ratowania planety poprzez indywidualne działania, takie jak wyłączanie światła przy opuszczeniu pomieszczenia, korzystanie z transportu publicznego lub carpoolingu oraz powszechny recykling, jest coraz bardziej rozpowszechniona, jednak jednym z ważniejszych obszarów o największej potrzebie zmian i wzięcia odpowiedzialności są duże sektory przemysłowe.

Zmiana zasad, procesów i materiałów do produkcji tysięcy produktów zgodnie z wymaganiami ekologicznymi może mieć pozytywny wpływ o dużo większym zasięgu niż efekty jakichkolwiek zmian, które pojedyncze osoby wprowadzają w swoim życiu. W branży elektronicznej coraz większym zainteresowaniem cieszy się elektronika ekologiczna i rola, jaką może odgrywać w technologii przyszłości. Co dokładnie oznacza zrównoważony rozwój w branży elektronicznej?

Głównym celem zrównoważonego rozwoju jest możliwość kontynuowania procesu lub jego zachowania bez negatywnego wpływu na zdolność przyszłych pokoleń do zaspokajania ich własnych potrzeb. Dla przemysłu elektronicznego oznacza to projektowanie i produkcję urządzeń elektronicznych bez wykorzystywania ograniczonych zasobów lub wpływania na środowisko w inny sposób, np. poprzez urządzenia wytwarzające toksyczne odpady. Aby osiągnąć rzeczywiście zrównoważony rozwój, musimy wziąć pod uwagę projekty, procesy produkcyjne i plany na przyszłość — wszystkie te czynniki mają swoją rolę do odegrania a potencjalny negatywny wpływ można odwrócić w ramach dążenia do ekologicznej przyszłości.

Projekty przyjazne środowisku: energochłonność

 Podczas projektowania ekologicznych urządzeń elektronicznych celem jest uzyskanie jak najniższej energochłonności produktu (suma całej energii wymaganej do produkcji danego przedmiotu), co powinno być podstawową zasadą przewodnią. Nie jest to takie proste, jak się wydaje, ponieważ często trudno jest określić energochłonność niektórych materiałów i komponentów, jednak istnieją pewne ogólne zasady, które mogą być pomocne:

  • Waga
    Często zdarza się, że im cięższy komponent, tym więcej energii potrzeba do jego produkcji. Użycie lekkich komponentów lub zmniejszenie liczby wymaganych części może mieć pozytywny wpływ na energochłonność. Nie zawsze jednak tak się dzieje — wagę należy rozpatrywać w połączeniu z innymi czynnikami.
  • Złożoność
    Produkcja niektórych komponentów, takich jak półprzewodniki czy układy scalone, jest niezwykle złożona, a zatem ma odpowiednio wyższą energochłonność pomimo ich niewielkiej wagi. Ogólna zasada jest taka, że im bardziej złożona produkcja i montaż komponentu, tym wyższa energochłonność.
  • SMD a THT
    Zastosowanie komponentów SMD (do montażu powierzchniowego) pozwala zminimalizować, a także zoptymalizować wykorzystanie materiałów ze względu na ich niewielkie rozmiary, co może być zaletą. Jednakże komponenty THT (technologia montażu przewlekanego), które są większe niż ich odpowiedniki SMD, mają znacznie bardziej energooszczędny proces produkcyjny. Ich zalety i wady należy rozważyć w zależności od zastosowania.

Wybór materiałów ma znaczenie

Oprócz energochłonności podczas projektowania przyjaznego środowisku urządzenia elektronicznego należy wziąć pod uwagę wiele innych kwestii. Nie chodzi tylko o zużycie energii — urządzenie może również wywierać negatywny wpływ na środowisko poprzez rodzaje materiałów użytych do jego produkcji. Niegdyś przy projektowaniu komponentów powszechnie stosowano ołów, rtęć, azbest i kadm — obecnie takie praktyki są źle widziane. Od czasu wprowadzenia dyrektywy RoHS (Restriction of Hazardous Substance Compliance) przez Unię Europejską w 2006 roku żaden produkt elektroniczny sprzedawany w Europie nie może przekraczać określonego poziomu zawartości materiałów niebezpiecznych, w tym ołowiu, rtęci i kadmu. Dzięki temu przepisowi zminimalizowano wpływ powyższych materiałów na środowisko i zmniejszono liczbę pracowników narażonych na ich działanie. Przełomowe dyrektywy, takie jak RoHS, w dalszym ciągu torują drogę ku bardziej ekologicznej przyszłości.

Możliwość wycofania z eksploatacji

Na etapie projektowania produktu bardzo ważne jest, aby zastanowić się, co się z nim stanie, gdy przestanie spełniać swoją funkcję. Przy uwzględnieniu zasad zrównoważonego rozwoju należy postrzegać okres eksploatacji produktu nie w sposób liniowy, ale raczej jako cykl, w którym odpowiedzialność projektanta nie kończy się, gdy produkt nie może być już dłużej używany, lecz brany jest pod uwagę potencjał jego komponentów nawet po tym, jak urządzenie przestaje działać.

Najlepszym sposobem na uwzględnienie wymagań ochrony środowiska jest projektowanie urządzenia z myślą o naprawach. Dzięki temu przy minimalnym wysiłku można wydłużyć okres eksploatacji urządzenia. Prostym sposobem na ułatwienie naprawy jest zadbanie o to, by produkt można było łatwo rozłożyć i wymienić jego części, np. poprzez unikanie bezpośrednich połączeń lutowniczych w słabych miejscach.

Gdy urządzenie jest nie do naprawienia, jego części nadal mogą służyć innym celom w wyniku poddania recyklingowi. Im bardziej złożony jest produkt, tym trudniej jest odzyskać części do recyklingu. Na etapie projektowania można przeprowadzić analizę dotyczącą najlepszego procesu recyklingu różnych części, z których składa się produkt. W zakresie recyklingu nie istnieje jedno uniwersalne rozwiązanie.

Ekologiczna produkcja

Po przygotowaniu projektu urządzenia dużą rolę zaczyna odgrywać sposób jego produkcji. W celu zmniejszenia całkowitej energochłonności urządzenia niezbędne jest przyjęcie zasad ekologicznej produkcji, takich jak wykorzystywanie energii ze źródeł odnawialnych, dbanie o wydajność energetyczną, ograniczanie zanieczyszczeń i usuwanie gazów cieplarnianych, a także recykling i ochrona zasobów naturalnych dla zminimalizowania śladu ekologicznego.

Na tym etapie trzeba również wziąć pod uwagę łańcuch dostaw: komponenty z różnych krajów, które są dostarczane do centralnego zakładu produkcyjnego, przetwarzane, a następnie wysyłane, są obciążone kosztami energii procesów logistycznych. Tam, gdzie to możliwe, ekologiczna produkcja ma na celu ograniczenie tych kosztów do minimum — zgodnie z ogólnym trendem popularności wśród konsumentów produktów wytwarzanych lokalnie i w sposób zrównoważony.

Kroki ku lepszej przyszłości

Produkty elektroniczne, w których stosuje się wszystkie podstawowe zasady zrównoważonego rozwoju i wprowadza innowacje, to właśnie przyszłość ekologicznej produkcji. Z uwagi na to, że firmy zaczynają dążyć do uzyskania bardziej ekologicznych produktów z takich powodów jak niższe koszty energii i popyt konsumencki, zaczynamy rozumieć, co dla branży elektronicznej może oznaczać zrównoważony rozwój.

Dzięki badaczom opracowującym nowe metody wykorzystywania materiałów odnawialnych w rozwoju elektroniki, firmom tworzącym telefony modułowe, które mogą być rozbudowywane lub redukowane zgodnie z potrzebami klientów, oraz stale wprowadzanym nowym modelom biznesowym, niedaleka przyszłość zapowiada się pasjonująco — zasady zrównoważonego rozwoju będą coraz powszechniej stosowane w elektronice.

W miarę rozpowszechniania się wiedzy na temat ekologicznych układów elektronicznych i wprowadzania nowych materiałów, dążenie do gospodarki cyrkulacyjnej może stanowić podstawę dla innowacji ekologicznych, które ukształtują przyszłość branży elektronicznej i środowiska.

Źródło: Green Electronics