Ученые ищут компромисс между долговечностью и пригодностью электроники ко вторичной переработке ради ее более рационального использования
Падение стоимости производства солнечной энергии привело в последние годы к буму, когда по всему миру стали активно строиться солнечные электростанции и на крышах стало все больше появляться фотоэлектрических панелей.
Но что делать со всеми этими солнечными панелями через пару десятилетий, когда они выработают свой ресурс? И как быть с электронными устройствами, которые имеют еще более короткий срок службы?
Эти вопросы легли в основу нового исследования, проделанного группой ученых из Технологического института Джорджии (ТИД), в ходе которого изучалось влияние регулятивных норм и правил, направленных на сокращение количества электронных отходов, переполняющих свалки.
«В кругах, связанных с решением проблем устойчивого развития, существует большая обеспокоенность по поводу того, что производители изготавливают вещи, постоянно сокращая их сроки службы, а некоторые продукты даже намеренно делают изначально устаревшими, чтобы стимулировать продажи товаров на замену им», — сказал профессор Колледжа бизнеса имени Шеллера при ТИД Берил Токтай.
Исследование, которое было опубликовано 4 апреля в журнале Management Science, было посвящено правительственным мерам, призванным побудить производителей электроники уделять больше внимания тому, что происходит в конце жизненного цикла продукта. Программа, которая получила название Закон с расширении ответственности производителей (EPR), уже используется в некоторых штатах, и она преследует две главные цели: сделать так, чтобы производители разрабатывали свои продукты таким образом, чтобы их было легче перерабатывать, и стремились повысить их долговечность для увеличения срока службы устройств.
Тем не менее, как сообщают исследователи, эти цели часто расходятся.
«Мы обнаружили, что иногда, когда в разработке упрощается возможность вторичной переработки, приходится отказываться от долговечности, а когда целью является обеспечение долгого срока эксплуатации, в жертву приносится пригодность для вторичной переработки», — сказал Токтай.
В теории продукт, который легко перерабатывать и который более долговечен, станет вершиной экологически ответственного подхода к дизайну продукции. Исследователи привели в пример автомобили с более толстыми металлическими рамами, которые служат дольше и при этом содержат больше материалов, пригодных для переработки. При таком сценарии правила EPR, делающие акцент на долговечности и пригодности вторичной переработки, работают рука об руку.
«Иногда простые решения, которые делают конструкторы, такие как использование клея или крепежных элементов для сборки устройства, действительно влияют на возможность повторного использования в конце срока службы», — говорит бывшая аспирантка Технологического института Джорджии Натали Хуанг, а теперь доцент в Университете Миннесоты.
Однако чаще всего такой синергии нет. Что касается фотогальванических элементов, исследователи подчеркнули, что тонкопленочные панели намного более рентабельны для переработки, чем другие панели, поскольку они содержат драгоценные металлы. Между тем, панели из кристаллического кремния, которые не слишком пригодны для утилизации, имеют гораздо больший срок службы, потому что их компоненты теряют свои свойства гораздо медленнее.
«Подобные компромиссы являются обычным явлением, и поэтому с точки зрения выработки политики не существует единого подхода, — сказал профессор Аталай Атасу, их Шеллеровского колледжа бизнеса. — Вы действительно должны проводить различие между различными категориями продуктов, чтобы учесть последствия для вторичной переработки и долговечности, и убедиться, что ваша политика не противоречит цели».
Исследователи заявили, что в некоторых случаях политика EPR может фактически привести к увеличению образования отходов, если разработчики сделают продукты более пригодными для повторного использования, но менее долговечными, или к увеличению выбросов парниковых газов, если продукты станут более долговечными, но менее пригодными для переработки.
Чтобы помочь определить, как государственная политика может повлиять на отдельные продукты, исследователи создали математическую модель, которая поможет предсказать влияние этих мер на продукты, учитывая используемые материалы и конструктивные характеристики. В число факторов, которые учитывает модель, входят базовая себестоимость продукции, степень сложности в повышении пригодности к переработке и долговечности, степень взаимодействия между пригодностью к переработке и долговечностью при проектировании изделия, а также свойства вторичной переработки изделия.
«В конечном итоге мы стремимся найти способ провести анализ сценариев, чтобы определить, какая политика будет наилучшей для различных категорий продуктов, — сказал Токтай. — Через пятнадцать-двадцать лет многие панели будут убраны с крыш. Разве они разрабатывались с учетом срока службы и с учетом того, как лучше всего уменьшить воздействие производства на окружающую среду?».
06.04.2019 11:26
