Производство электроники сталкивается с большой проблемой в виде уменьшения доступности ресурсов и производственных материалов при одновременном постоянном росте спроса. Если добавить к этому растущее количество образующихся электронных отходов и заботу об окружающей среде, становится очевидным что процессы производства электроники необходимо переориентировать на более устойчивые и экологически безопасные решения.
Развитие и производство электроники
Растущая цифровизация промышленного сектора и спрос на цифровые услуги приводят к постоянному увеличению необходимости в электронных схемах. Ожидается, что к 2050 году мировой спрос на эти виды продукции удвоится, что составит примерно 6,5% в год. И только 20% электронных отходов должным образом перерабатываются. Столь низкий уровень утилизации и планы дальнейшего динамичного развития существенно вступают в противоречие с уже начатой почти всеобщим консенсусом борьбой за остановку глобального потепления и достижение климатической нейтральности. В плане достижения этой цели Еврокомиссия указала электронную промышленность и IT в качестве одного из ключевых направлений.
Миграция отрасли к устойчивому развитию будет основываться на следующих аспектах:
- экодизайн и рациональный выбор производственного сырья;
- популяризация биоразлагаемых материалов;
- внедрение более энерго- и материалосберегающих производственных процессов;
- общая переработка сырья и комплектующих.
Давайте остановимся на каждом пункте подробнее.
Экодизайн
Забота об окружающей среде должна волновать проектировщиков еще на этапе разработки изделия и создания техзадания. Основные принципы экодизайна включают энергоэффективность, эффективность использования материалов, длительный срок службы и простоту модификации, а также использование перерабатываемых материалов. Изделие должно иметь модульную конструкцию, чтобы его отдельные компоненты можно было повторно использовать в процессе переработки. Одним из нормативных документов в этой области является Директива ЕС по экодизайну, в которой указаны подробные минимальные требования к энергоэффективности, направленные на снижение негативного воздействия на природную среду, на протяжении всего жизненного цикла продукта.
Одним из способов реализации устойчивого безотходного производства может стать использование переработанных материалов и комплектующих. Это также позволяет стать частично независимыми от потрясений на мировом сырьевом рынке, особенно заметных в последнее время.
Рациональный выбор сырья
В течение многих лет подчеркивалось, что электронная промышленность должна перейти на использование сырья из возобновляемых источников. Одним из примеров такого подхода является применение целлюлозных материалов, таких как бумага и наноцеллюлоза. Наноцеллюлозные волокна могут заменить FR4 и полиэфирные материалы в производстве печатных плат. Они характеризуются высокой гибкостью и сопротивлением растяжению, полностью биоразлагаемы.
Биоразлагаемые материалы
Электронная промышленность нуждается во внедрении биопластика, то есть пластиков природного происхождения. Материалы этого типа полностью разлагаются в природе, выделяя в результате этого процесса только воду и окись углерода. Биопластики особенно хорошо подходят для производства одноразовых электронных устройств и датчиков, расположенных в труднодоступных местах.
Биоразлагаемость также является желательной характеристикой радиосхем, помещенных в умную упаковку, используемую например для хранения продуктов. Датчики, прикрепленные к таким упаковкам, контролируют температуру во время транспортировки, гарантируя что холодовая цепь не прервется до того, как продукт будет доставлен получателю. Биоразлагаемость таких схем значительно упрощает переработку. Область потенциального применения и спрос на биопластики все еще растет — эти виды материалов гораздо более устойчивы к влаге, чем целлюлозные вещества, поэтому потенциал их использования также больше.
Материалосбережение в производстве
Многие процессы и решения, используемые при традиционном подходе к производству электроники, основаны на отказе от части сырья. С другой стороны, новые технологии, основанные на печати и других процедурах R2R (Roll-To-Roll), основаны на добавлении дополнительных слоев материала в производственном процессе в том количестве и в том месте, где это требуется, что снижает уровень отходов.
При нынешнем уровне технологий невозможно заменить все материалы и сырье их биоразлагаемыми аналогами. Поэтому важно внедрить эффективные механизмы переработки для обеспечения устойчивого производства. Например, каждый год на рынок поступает около 1,5 миллиарда новых мобильных телефонов. Старые модели часто попадают на свалки, а это значит что материалы и комплектующие, использованные при их производстве, безвозвратно утеряны. А ведь было бы намного выгоднее использовать их повторно!
Таким образом устойчивый и экологически безопасный производственный процесс идеально вписывается в философию бережливого производства, одной из целей которой является устранение потерь производственных ресурсов. Внедрение такого подхода в средне и долгосрочной перспективе позволит значительно снизить затраты и улучшить производственный процесс. Это пойдет на пользу и окружающей среде, и производителям с пользователями.
