Umweltgerechte halogenfreie Leiterplatten-Materialien ine Analyse des Gefährdungspotentials

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1 Umweltgerechte halogenfreie Leiterplatten-Materialien ine Analyse des Gefährdungspotentials Dr. Jamshid Hosseinpour tric GmbH Bayreuther Institut für Umweltforschung Bayreuth, Germany ÖKOMETRIC GmbH

2 Gliederung Einleitung Zukünftige Entwicklung Halogenfreie Produkte als Lösung aller Probleme? Konzept zur Untersuchung des Gefährdungspotentia Ökonomische und Ökologische Vorteile dieser Untersuchung

3 Warum sind Halogene ein Problem? toxische Verbindungen im Produkt Herstellung Anwendung Halogene im Produkt Entsorgung Recycling ntsorgungsosten, toxische Verbindungen eim Recycling thermische Belastung/ Verbrennung toxische & korrosive Verbindunge

4 Rahmenbedingungen 986 Verzicht des VCI auf Produktion- und Verwendung von PBDE 996 Chemikalien-Verbots-Verordnung 998 Rückzug der IT-Altgeräte-Verordnung, aufgrund europäischer Regelungsbemühungen nfang 2003 Veröffentlichung der EU-Richtlinien zu Elektro- Elektronikgeräten (WEEE und RoHS) itte 2005 itte 2006 nde 2006 nde 2006 Aufstellen eines Sammelsystems PBB- und PBDE-Verwendungsverbot (RoHS) Sammelziel (4 kg / Einwohner und Jahr) Verwertungs- und Recyclingquoten

5 Folgen der EU-Richtlinien erhöhte Produktverantwortung der Hersteller (Entsorgungsgarantie bei Verkauf) konstruktive Veränderungen: Verbesserung des Recyclings Reduzierung der verwendeten Kunststoff/Flammschutz- Systeme Einführung einer Kennzeichnung (Kunststoff /Flammschutz) über die Hälfte der betroffenen Geräte sind gut recyclebare Haushaltsgeräte Verwertungs- und Recyclingquoten in Gew.-% pro Gerät Leiterplatten, Kondensatoren und weitere aufgeführte Bauteile (Anhang II WEEE) müssen selektiv behandelt werden

6 Halogenfrei als Lösung? halogenfrei ist nicht frei von Halogenen (<0,1 Gewichts-%) Halogengehalte dieser Größenordnung reichen zur Dioxinentstehung aus oft nicht der relevante Gesamthalogen-Gehalt angegeben Probleme mit globaler Zulieferung von Bauteilen einige halogenfreie Flammschutzmittel sind toxikologisch auch nicht unbedenklich (Bewertung des Umweltbundesamtes)

7 Bewertung des Umweltbundesamtes I Anwendungsverzicht - Decabromdiphenylether - Tetrabrombisphenol A, additiv II Minderung sinnvoll, Substitution anzustreben III problematische Eigenschaften, Minderung sinnvoll IV wegen Kenntnisdefiziten keine Empfehlung möglich V Anwendung unproblematisch Tetrabrombisphenol A, reaktiv Tris(chlorpropyl)phosphat Hexabromcyclododecan Borax Antimontrioxid Bis(pentabromphenyl)ethan Resorcinol-bis-diphenyl-phosphat Pyrovatax CP neu Melamincyanurat Roter Phosphor Ammoniumpolyphosphat Aluminiumtrihydroxid

8 Welt-Flammschutzmittel-Verbrauch Welt-Flammschutzmittel-Verbrauch, Elemente Other Brom 8% 25% Aluminium 28% Nitrogen 5% Antimon 8% Other 6% Chlor 10% Phosphor 16% Gesamtverbrauch 1992: t Brom 22% Aluminium 44% Antimon 8% Chlor 5% Phosphor 15% Gesamtverbrauch 1996: t

9 Verbrauch bromhaltiger Flammschutzmittel OBDPO 1% PBDPO 4% HBCD 7% HBCD: Hexabromcyclododekan TBBA: Tetrabrombisphenol A PBDO: Polybromierte Diphenyloxide DBDPE: Decabromdiphenylether PBDPE: Pentabromdipehylether OBDPE: Octabromdiphenylether DBDPO 20% TBBA 56% andere PBDO 12% Aufteilung des Weltverbrauchs bromhaltiger Flammschutzmitteln von t /a in 1999

10 Ansätze zur Gefahreneinschätzung theoretisch: Welche Stoffe können entstehen? Toxikologische Bewertung Experimentelle Simulation mit Quantifizierung: chemisch: Analyse vorher festgelegter Einzelstoffe oder Gruppenparameter, keine vollständige Summe biologisch: Ermittlung der toxikologischen Summenwirkung aller Stoffe durch Biotests, keine Erkenntnisse über einzelne Stoffe

11 Eintragspfade in die Umwelt Stoff entweicht bei Normalbedingungen durch Zersetzen des Produktmaterials verflüchtigt sich der Stoff ohne selbst abgebaut zu werden Produkt Stoff bewirkt bei Bränden eine stärkere Rauch- und Schadstoffentwicklung als wenn er nicht im Produkt wäre durch Zersetzung/Verbrennu entstehen flüchtige toxische Stoffe

12 Untersuchung des ganzen Lebenszyklus Entsorgung & Recycling: Schredder, Elektrolyse, Kunststoffverwertung, Müllverbrennung Einkauf: (Recycling)- Materialuntersuchung Brandverhalten: Pyrolyse und Vollbrand, bzw. Schwelbrand, Löschwasser- Simulation Betriebsbedingungen: Ausgasung Emissionstestkammer Simulation der Herstellbedingungen: thermische Belastung

13 Vergleich von Produkten Direkter Vergleich eines Produktes mit: Produkten der Mitbewerber (schadstoffreicheren) Produkten die ersetzt werden sollen als unbedenklich anerkannten Produkten (z. B. Buchenholz nach LMBG)

14 Ablauf einer Untersuchung Buchenholz Material... Material II Material I Löschwassersimulation Verbrennungsrückstand chemische Analytik in nach DIN EN ISO/IEC akkreditiertem Labor thermische Belastung/ erbrennung nach DIN und ISO/TR 9122 Quantifizierung direkter Produkt vergleich, toxikologis Gewichtu Biotestverfahren Emissionsprodukte

15 Beispiel: Zulieferer-Auswahl-Studie für Motorola Hersteller III Hersteller II Hersteller I halogenfreie Leiterplatte thermische Belastung bei 260 und 600 C Untersuchung der Emissionen Chlor, Brom, Cyanide, Phosphate VOC, SVOC- Screening PAK, Dioxine, Halogenphenole direkter Vergleich der Hersteller FR 4 bromhaltige Leiterplatte Buchenholz PBB und PBDE

16 eispiel: Messwerte der Auswahl-Studie für Motorol geringe Abweichungen der Leiterplatten bei 260 C Abweichungen bei 600 C: Stoff Einheit H I H II H III FR4 Holz Brom mg/kg 1) Cyanid mg/kg 1) PAK mg/kg 1) Chlorphenole mg/kg 1) Bromphenole mg/kg 1) chlorierte Dioxine µg/kg 1) bromierte Dioxine µg/kg 1) Monobrombiphenyle mg/kg 1) Dibrombiphenyle mg/kg 1) Tribrombiphenyle mg/kg 1) 1) bezogen auf verbranntes Material ,9 84,5 23,6 28,7 3,9 1,0 7,92 15, ,14 0, , , , ,07 -

17 Beispiel: Ergebnis der Studie für Motorola toxikologische Gewichtung der Leiterplatten: neuer Lieferant für Motorola: toxischer FR 4 Buchenholz Hersteller II Hersteller III Hersteller I Hersteller I

18 Ökonomische und ökologische Vorteile Überprüfung der Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen (ChemVerbV, MAK-, TRK-Werte, EU-Richtlinie RoHS) Wettbewerbsvorteile bei Großunternehmen Bewerben eines schadstoffärmeren Endprodukts (z. B. Blauer Engel) Einsatz von Produkten in sensiblen Bereichen (öffentliche Verkehrsmittel oder Gebäude, Militär, Rechenzentren) Technologievorsprung bei zukünftigen gesetzlichen Bestimmungen bessere Recyclingfähigkeit geringere Entsorgungsund Umweltschutzkosten