Человечество пугают миллионами тонн «электронного мусора». Но что, если бóльшая часть этих отходов — не опасный яд, а бесценный возобновляемый ресурс? Эксперты по переработке раскрыли удивительную арифметику: за цифрой в 62 млн тонн прячется лингвистическая путаница и потерянные миллиарды долларов.
Эрисов А.Г., инженер химик-технолог, директор ООО «ГКЛ»
Сысоев Ю.М., к.т.н., генеральный директор ООО «РУНАЯРА»
Набокина А.А., вице-президент Ассоциации «Международная Культурная и Экономическая Дипломатия»
Бучихин Е.П., к.х.н., заместитель генерального директора ООО «РУНАЯРА»
Аннотация
Для пояснения неожиданного названия статьи воспользуемся обширными и глубокими данными Глобального мониторинга электронных отходов за 2024 г. (Global E-waste Monitor) [1] с должным уважением и благодарностью к авторам*.
Введение: Угрожающая статистика и скрытая арифметика
Исследования Global E-waste Monitor рисуют тревожную картину: количество отходов электрического и электронного оборудования – ОЭЭО (WEEE) — увеличивается в пять раз быстрее, чем растут объемы их переработки.
В 2022 г. было образовано рекордное количество таких отходов – 62 млн. тонн, что на 82% больше, чем в 2010 г. При этом документально подтверждено, что менее четверти — 22,3% было надлежащим образом собрано и переработано. Ежегодный прирост составляет 2,6 млн. тонн, и к 2030 г. ожидается рост до 82 млн. тонн [1].
В условиях угрожающего роста отходов, отстающих мощностей по переработке, дефицита природных ресурсов и ужесточения экологических требований крайне важно привлекать внимание к ресурсной ценности отходов. Необходимо фокусироваться на организации сбора, анализе существующих методов переработки и поиске новых экологически чистых, высокорентабельных технологий замкнутого цикла.
Звучит волнующе и даже угрожающе. В чём же дело? При оценке этих 62 млн. тонн, которые в СМИ часто называют «электронным ломом» или электронными отходами» (E-waste), возникает главный вопрос: насколько велика угроза на самом деле, и сколько из этой массы приходится на ценные электронные компоненты?
1. Немного о лингвистике: Семантическая ошибка как источник заблуждений
Чтобы развеять страхи грядущей катастрофы, обратимся к лингвистике, а именно к понятию «паронимы» (от др.-греч. «близкие имена»). Это слова, близкие по звучанию и происхождению, но разные по смыслу (семантике), как, например, «одеть» и «надеть».
В сфере отходов мы сталкиваемся с двумя видами подобных, но нетождественных объектов:
- Отходы Электрического Оборудования (ОЭО) — крупногабаритные изделия, использующие электричество.
- Отходы Электронного Оборудования (ОЭО) — устройства, основанные на электронных компонентах.
Чтобы избежать неблагозвучного повтора «ОЭО и ОЭО», в обиход вошло обобщающее название — Отходы Электрического и Электронного Оборудования (ОЭЭО). По смыслу это смесь двух неравнозначных видов отходов, и точнее было бы называть их «Смешанные Отходы Электрического и Электронного Оборудования» (СОЭЭО).
В международной практике аналогом является Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE), а для смеси корректнее использовать Mixed WEEE (MWEEE).
В мировые СМИ закралась прямая подмена! Вместо WEEE (ОЭЭО) повсеместно используется термин E-waste (электронные отходы), который в русском языке закрепился как «электронный лом» или «электронный мусор».
Именно это мы и видим в цитате из отчета [1]:
«В 2022 г. было образовано рекордное количество электронных отходов – 62 млн. т.» На самом деле речь идет о 62 млн. тонн смешанных отходов (ОЭЭО/WEEE). Доля ценных и опасных электронных отходов в них, как мы покажем далее, составляет не более 5%. На весь мир это около 3 млн. тонн.
Эта семантическая ошибка в названии вызывает смысловой сбой, ведущий к технологическим и организационным заблуждениям.
2. Основные понятия: разделяем смешанное
Для дальнейшего анализа необходимо четко разделить понятия:
- Отходы электрического оборудования – изделия, утратившие потребительские свойства, с преобладанием черных и цветных металлов, неметаллических материалов и минимальным присутствием электроники.
- Отходы электронного оборудования (Электронные отходы, E-waste) – изделия, в составе которых доминируют электронные устройства в виде электронного лома
- Электронный лом – это особо ценная часть электронных отходов, в составе которой (в основном в элементах электроники, смонтированных на печатных платах) содержится основная часть драгоценных и редких металлов. Электронный лом представлен в основном ломом печатных плат (ЛПП). В англоязычной терминологии – wasted printed circuit boards (WPCB), или технически более точно СКРАП — SPCB (scrap printed circuit boards) — кусочки печатных плат.
3. Состав смешанных ОЭЭО: Арифметика металлов и неметаллов
ОЭЭО относятся к сложным видам отходов, где «сложный» означает «составленный в смесь». Отсюда и основной принцип переработки: разделение на простые составляющие.
Из 62 млн. тонн ОЭЭО, образованных в 2022 году, металлическая часть составила 31 млн. тонн. Соотношение металлов и неметаллов в смеси примерно 50 на 50:
- Металлы – 31 млн. т.
- Пластмассы – 17 млн. т.
- Другие неметаллы (стекло, бетон, композиты) – 14 млн. т.
Эти данные коррелируют с предыдущими исследованиями Global E-waste Monitor за 2020 и 2017 гг. [1], где доля металлов колебалась в районе 47-51%. Это подводит к очевидному выводу: необходима максимальная первоначальная сортировка смеси ОЭЭО для раздельной переработки электрической и электронной частей по разным технологиям.
4. Анализ ресурсного потенциала (GEM 2024)
Рассмотрим металлический состав отходов на основе данных Global E-waste Monitor за 2024 г. Рис. 1.- оригинальный рисунок — Figure 18. Recovered and Non-recovered Metals in E-waste with Current E-waste Management Practices (Извлечённые и неизвлечённые металлы в электронных отходах при современных способах переработки). Для подчеркивания семантической ошибки на рис.1 показан дословный перевод названия рисунка и подписей «легенд» диаграмм
В сравнении на рис. 2 отражено наше видение с учётом «семантики».
Рисунок 1: Извлечённые и неизвлечённые металлы в электронных отходах при современных способах переработки.
Рисунок 2: Извлечённые и неизвлечённые металлы в смешанных ОЭЭО (СЭЭО) при современных способах переработки
На рис.2 даны пояснения в названии рисунка и в названии «легенд» каждой диаграммы в соответствии с указанными ранее отдельными определениями: смешанные отходы (ОЭЭО); отходы электрического оборудования; отходы электронного оборудования; электронный лом.
Кроме констатации содержания и количества металлов в отходах как указано на рис.1, наша корректировка позволяет сделать анализ содержания металлов и сделать последующие технологические и информационные выводы.
Верхняя диаграмма. Все металлы в смешанных ОЭЭО, 31 млн. т.:
- Железо (Fe): 24 млн. т. – 77,4%
- Алюминий (Al): 4 млн. т. – 12,9 %
- Медь (Cu): 2 млн. т. – 6,5%
- Никель (Ni): 0,52 млн. т. – 1,7%
Итого (Fe, Al, Cu, Ni): 30,52 млн. т. — 98,5% от всех металлов, такое сочетание видов и количества металлов характерно только для отходов электрического оборудования.
- Общий процент извлечения по этой группе: 60%.
- Остальные металлы из состава смешанных ОЭЭО (более 30 видов): 0,48 млн. т. (1,5%) — более 30 видов общей массой около 0,5 млн.т. характерны и находятся в основном в электронных отходах в виде электронного лома.
Средняя диаграмма. Другие металлы в электронных отходах: 458 тыс. т.:
- Цинк (Zn): 0,90 %
- Свинец (Pb): 0,22%
- Олово (Sn): 0,14%
- Клбальт (Co): 0,11%
- Сурьма (Sb): 0,09%
- Другие редкие и драгоценные металлы, более 25 видов – 0,006%.
- Общий процент извлечения по группе «другие металлы» (средняя диаграмма): 4%.
Такое малое содержание и сочетание видов металлов характерно для необработанного лома печатных плат (ЛПП) и может быть отнесено в совокупности электронных отходов.
Нижняя диаграмма. Драгоценные и редкие металлы, содержащиеся в электронном ломе — 1 611 т.: 0,0052% от общей массы металлов в смешанных ОЭЭО:
Расшифровка самой ценной части электронного лома:
- Серебро (Ag): 1 200 т.
- Золото (Au): 270 т.
- Палладий (Pd): 120 т.
- Осмий (Os): 12 т.
- Платина и металлы платиновой группы (Pt, Ir, Rh, Ru и др.): 9 т.
- Общий процент извлечения по группе драгоценных и редких металлов: 20%.
На приведенных диаграммах распределение металлов дано в укрупненном виде. Анализируя важнейшие данные исследований [1] и учитывая Классификацию [2] электронных отходов как смешанного лома электронных приборов, содержащего все виды металлов, включая и Fe, Cu, Al, и неметаллическую часть ЛПП, можно определить общую массу металлической части ЛПП – 1 429 тыс. тонн, массу неметаллической части ЛПП — 1 247тыс. тонн. Таким образом, реальная масса необработанного электронного лома, составляет — 2676 тыс. тонн — 4,3%. от общего состава образованных в мире в 2022 г. смешанных ОЭЭО.
Таким образом, основные показатели содержания драгоценных металлов в электронных отходах, выделенных из общего состава ОЭЭО составят::
- Au – 100,9 г./т.
- Ag – 448,4 г./т.
- Pd – 44,8 г./т.
- Os – 4,5 г./т.
- Pt и др. – 3,4 г./т.
Ключевые выводы из диаграмм:
Основная масса металлов: 98,5% — это дешевые черные и цветные металлы из состава отходов электрического оборудования, которые извлекаются с неплохой эффективностью в 60%.
Низкий процент извлечения цветных металлов из электронных отходов в 4% и редких и драгоценных металлов драгметаллов из электронного лома в 20% — это фактическая констатация неудовлетворительного положения с переработкой электронного лома в мире. С учётом кратного меньшинства массы электронных отходов в сравнении с массой отходов электрического оборудования в составе смешанных ОЭЭО, необходимы меры по обязательному разделению этих отходов. Также, с учетом потребности и ценности, настоятельно требуется официальный перевод электронных отходов в категорию важнейшего вторичного ресурса.
5. Экономика процесса: Стоимость потерянного ресурса
Потенциальная стоимость всех металлов в ОЭЭО в 2022 г. оценивалась в 91 млрд. дол. США [1].
Потенциальная стоимость драгоценных, цветных и редких металлов, находящихся в электронных отходах , оценивалась в 30,9 млрд. дол.
Фактически же было извлечено для полезного использования всех металлов на сумму всего 28 млрд. дол. — чуть более 30% от потенциала. Из них 2/3 суммы приходиться в основном на Fe. Через официальные схемы переработки и учета подтверждена утилизация металлов на сумму 9 млрд. долларов США, что указывает на существенную роль неформальной переработки.
6. Российская арифметика
Применим наши расчеты к России. Согласно [1] в 2022 г. в России образовалось 1 900 тыс. т. смешанных ОЭЭО. Используя полученный коэффициент 4,3%, можно оценить массу электронных отходов и количество в них только золота в России:
81 700 т. × 100,9 г./т. = 8 244 530 г. (≈ 8,24 тонны золота).
По данным E-waste monitor [1] содержание драгоценных металлов в ОЭЭОЭЕ в России составляет около 10 тонн с уровнем извлечения не выше среднемирового.
По нашей стране нет официальных достоверных данных по объемам переработки электронного лома и количестве извлекаемых из него драгоценных, редких и цветных металлов. Но из 30-летнего опыта работы авторов и настоящей тенденции в стране по интенсивному восстановлению и развитию предприятий электронной промышленности, мы предполагаем, что количество возможного извлечения драгоценных металлов из электронного лома только по золоту может превысить 20 тонн.
7. Переработка и технологии замкнутого цикла
Извлечение 4% ценных цветных металлов из электронных отходов и извлечение 20% драгоценных и редких металлов из электронного лома — недопустимо низкий показатель. Это можно оценить как следствие отсутствия системы специального сбора и наличия современных технологий переработки.
Наиболее перспективным направлением по переработке электронного лома является использование комбинированной схемы переработки, включающие гидрометаллургическое обогащение.
Например, разработана запатентованная технология замкнутого цикла [3], позволяющая осуществлять массовую промышленную переработку любых видов лома и отличающаяся практическим отсутствием потерь и полнотой извлечения драгоценных и сопутствующих металлов и материалов.
Действующие патенты [4-6] России, Японии, Индии могут открыть возможность выхода на мировой технологический уровень — строительство заводов и переработка мировых объёмов теряемых ресурсов драгоценных и редких металлов в электронных отходах.
Технология вписывается в действующие технологические цепочки производств по сбору и переработки электронных отходов и более того может служить «триггером» по расширению и развитию производств и оптимизации общей системы предприятий по полной переработке электронных отходов.
Заключение
Арифметика электронного лома проста и неумолима: за пугающей цифрой в 62 млн. тонн ежегодно образуемых ОЭЭО скрывается сравнительно небольшой – не более 5%, но колоссальный по стоимости и потребности возобновляемый ресурс, который мы сегодня в большой степени практически безвозвратно теряем.
Электронные отходы, в отличие от природных исчерпываемых месторождений, это, пока жива человеческая цивилизация, возобновляемый, постоянно действующий рукотворный ИСТОЧНИК получения ценных продуктов.
Выход из сложившейся «грозной» ситуации видится во внедрении обязательного разделения и сбора отходов электрического оборудовании и отходов электронного оборудования, глубокой переработки электронного лома с использованием гидрометаллургии и использованием искусственного интеллекта и автоматизации процессов приемки и сортировки, как исходного сырья, так и разделенных продуктов.
Превращение электронного лома в управляемый поток сырья для извлечения драгметаллов — это не просто решение экологической проблемы. Это реальное экономическое чудо, способное стать новым источником обогащения для нашей страны, даря вторую жизнь ресурсам, которые мы пока привыкли считать просто мусором.
Примечание*: В работе использованы материалы и изображения из: Cornelis P. Baldé, Ruediger Kuehr, Tales Yamamoto, Rosie McDonald, Elena D’Angelo, Shahana Althaf, Garam Bel, Otmar Deubzer, Elena Fernandez-Cubillo, Vanessa Forti, Vanessa Gray, Sunil Herat, Shunichi Honda, Giulia Iattoni, Deepali S. Khetriwal, Vittoria Luda di Cortemiglia, Yuliya Lobuntsova, Innocent Nnorom, Noémie Pralat, Michelle Wagner (2024). International Telecommunication Union (ITU) and United Nations Institute for Training and Research (UNITAR). 2024. Global E-waste Monitor 2024. Geneva/Bonn
Литература
- Global E-waste Monitor. Web: https://ewastemonitor.info/
- Лолейт С.И. Разработка экологически чистых технологий. Диссертация д.т.н.
- Эрисов А. Г., Сысоев Ю. М., Бучихин Е. П. Технологические решения для переработки печатных плат. Твердые бытовые отходы. № 6, 2017 г.
- Патент в РФ № RU 2610180.
- Патент Японии № 6785243.
- Патент Индии № 500308.
