LES PROBLÈMES D’ENVIRONNEMENT ET DE SANTÉ PUBLIQUE
Généralités
Par rapport à d’autres branches d’activité, celle de l’électronique est considérée comme «propre» du point de vue de son impact sur l’environnement. Néanmoins, les produits chimiques entrant dans la fabrication des pièces et des composants électroniques et les déchets produits créent des problèmes d’environnement non négligeables qui, compte tenu de la dimension de cette activité, doivent être abordés à l’échelle mondiale. Les déchets et sous-produits provenant de la fabrication des circuits imprimés, des cartes à circuit imprimé et des semi-conducteurs font l’objet d’un vigoureux effort de la part des fabricants en termes de prévention de la pollution, de technologies de traitement et de techniques de recyclage/récupération.
Les motivations des fabricants en faveur d’une meilleure maîtrise de l’incidence de leurs activités sur l’environnement ont dans une large mesure évolué des soucis écologiques vers des préoccupations financières. En raison des coûts et des responsabilités liés aux émissions et aux déchets dangereux, cette industrie a poursuivi énergiquement la mise au point et l’application de systèmes de protection de l’environnement qui ont sensiblement réduit l’impact nocif de ses sous-produits et déchets. Elle a en outre adopté une démarche active d’anticipation visant, dans un souci écologique, à intégrer à ses activités les objectifs gouvernementaux, les outils et les techniques appropriés. Des exemples de cette attitude de prévention active sont l’abandon des chlorofluorocarbures et des composés perfluorés, et la mise au point de produits de remplacement «écocompatibles», ainsi que l’application du principe nouveau de «prise en compte de l’environnement dès la conception» dans l’élaboration de nouveaux produits.
Le secteur de la fabrication des circuits imprimés, des cartes à circuit imprimé et des semi-conducteurs emploie toute une gamme de produits chimiques et met en œuvre des techniques et des équipements spécialisés. Compte tenu des risques associés à ces processus, une bonne gestion des sous-produits chimiques, des déchets et des émissions est essentielle à la sécurité des travailleurs et à la protection de l’environnement des collectivités où ces activités se déroulent.
Les tableaux 83.10, 83.11 et 83.12 présentent une description des principaux sous-produits et déchets engendrés dans ces types de fabrication. Ils indiquent également les catégories importantes d’impact sur l’environnement et les moyens généralement reconnus pour gérer les déchets et en atténuer les effets. Ces déchets sont rejetés principalement dans les eaux usées ou l’air, mais aussi sous la forme de déchets solides.
Tableau 83.10 Production de déchets lors de la fabrication
Tableau en cours de préparation ...
Tableau 83.11 Production de déchets lors de la fabrication de cartes à circuit imprimé et mesures de protection de l'environnement
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Tableau 83.12 Production de déchets lors de la fabrication de semi-conducteurs et mesures de protection de l'environnement
Tableau en cours de préparation ...
Les moyens suivants sont généralement admis pour réduire les émissions polluantes des usines de fabrication des circuits imprimés, des cartes à circuit imprimé et des semi-conducteurs. Les solutions choisies varient selon les possibilités techniques, les obligations réglementaires, la nature particulière et la concentration des éléments rejetés.
L’épuration des eaux usées
La précipitation chimique
La précipitation chimique est généralement utilisée pour éliminer des effluents liquides les métaux solubles ou en particules. Etant donné que ces métaux ne se dégradent pas naturellement et qu’ils sont toxiques à de faibles concentrations, leur élimination des eaux usées industrielles est un enjeu capital. N’étant pas très solubles dans l’eau, ils peuvent être éliminés par voie chimique. Leur solubilité dépend du pH, de la concentration et du type de métal et de la présence d’autres ions. Il faut en principe ajuster le pH des effluents pour obtenir la précipitation du métal. L’ajout de produits chimiques aux effluents est nécessaire pour modifier l’état physique des solides dissous et en suspension. On utilise communément de la chaux et des agents de précipitation caustiques et à base de sulfures. Ces agents favorisent la coagulation ou la sédimentation des métaux en suspension, ou provoquent leur agglomération à un précipité.
Le résultat de la précipitation chimique est la production de boues. C’est pourquoi des procédés d’extraction de l’eau, au moyen de centrifugeuses, de presses filtrantes, de filtres ou de bacs de déshydratation ont été mis au point pour réduire le poids de ces boues. Les boues concentrées ainsi produites sont ensuite incinérées ou mises en décharge.
La neutralisation du pH
Le pH (concentration en ions hydrogène ou acidité) est un important paramètre de qualité des eaux usées industrielles. Les valeurs extrêmes de pH ayant des effets nuisibles sur les eaux naturelles et sur les opérations de traitement des effluents, il est nécessaire d’ajuster le pH des eaux usées industrielles avant qu’elles quittent l’usine. Ce traitement s’effectue dans une série de cuves où la concentration en ions hydrogène est contrôlée. En général, on utilise l’acide chlorhydrique ou l’acide sulfurique pour neutraliser les effluents caustiques et l’hydroxyde de sodium pour les effluents acides. L’apport d’agent neutralisateur est dosé de façon à amener le pH des effluents en sortie à la valeur voulue.
Il est souvent nécessaire de procéder à cette opération avant d’appliquer d’autres procédés de traitement, tels que la précipitation chimique, l’oxydation/réduction, l’adsorption par charbon actif, l’épuration ou l’échange ionique.
La gestion des déchets solides
On considère comme déchets solides les matériaux qui sont éliminés par mise en décharge, incinération ou stockage, ou que l’on traite avant ou au lieu de les mettre en décharge (US Code of Federal Regulation 40, Section 261.2). Les déchets qualifiés de dangereux possèdent en général une ou plusieurs des caractéristiques ci-après: inflammabilité, corrosivité, réactivité, toxicité. Selon les cas, différents moyens sont mis en œuvre. L’incinération est couramment employée pour traiter les déchets de solvants et de métaux produits au cours de la fabrication des circuits imprimés, des cartes à circuit imprimé et des semi-conducteurs.
L’incinération
Le recours à l’incinération (ou destruction thermique par postcombustion) est aujourd’hui très répandu pour les déchets toxiques et inflammables. Dans de nombreux cas, les déchets inflammables (solvants) servent de combustible (en mélange avec d’autres) dans les incinérateurs thermiques et catalytiques. Une bonne incinération des solvants et des déchets toxiques assure une oxydation complète et convertit les substances combustibles en dioxyde de carbone, en eau et en cendres, éliminant ainsi tous les risques associés aux déchets dangereux. Le choix de la méthode d’incinération dépend de la température de combustion, des caractéristiques du combustible et du temps de séjour. Les incinérateurs thermiques, qui fonctionnent à température élevée, sont d’un usage très répandu pour les composés halogénés. Les différents systèmes d’incinérateurs thermiques sont le four rotatif, l’injection liquide, le foyer fixe, le lit fluidisé, ainsi que d’autres systèmes de conception évoluée.
Les incinérateurs catalytiques oxydent les substances combus-tibles (les composés organiques volatils (COV), par exemple) par injection d’un courant de gaz chaud à travers un lit catalyseur. Ce lit augmente la surface active, et l’injection d’un courant de gaz chaud permet à la combustion de se dérouler à une température inférieure à celle de l’incinération thermique.
Les émissions aériennes
L’incinération permet également de contrôler les émissions aériennes. On recourt aussi à l’absorption et à l’adsorption.
L’absorption
L’absorption de l’air est généralement utilisée pour épurer les émissions corrosives. Elle consiste à faire passer le produit contaminant à travers un liquide non volatil (de l’eau, par exemple) dans lequel il se dissout. Les effluents de ce processus sont envoyés en principe à un circuit de traitement des eaux usées, où ils subissent un ajustement de pH.
L’adsorption
L’adsorption consiste à faire adhérer (par des forces physiques ou chimiques) une molécule de gaz à une autre substance, appelée adsorbante. Elle est généralement employée pour extraire les solvants d’émissions atmosphériques. Le charbon actif, l’alumine activée ou le gel de silice sont des adsorbants d’usage courant.
Le recyclage
Les matériaux recyclables sont utilisés, réutilisés ou récupérés comme ingrédients d’un produit industriel. Le recyclage est un moyen écologique et économique de traitement de certains types de matériaux et de déchets particuliers, comme les métaux et les solvants. Le recyclage peut être assuré dans l’entreprise, ou sur des marchés secondaires qui acceptent les matériaux recyclables. La solution du recyclage est choisie en tenant compte des contraintes financières, réglementaires et technologiques.
Les orientations futures
A une époque où la société exige de plus en plus instamment que des mesures de prévention de la pollution soient mises en place, et où l’industrie recherche des moyens économiques pour réduire la consommation de produits chimiques et le volume des déchets produits, le secteur de l’électronique devra évaluer les nouvelles techniques et technologies permettant d’améliorer la gestion des substances dangereuses et des déchets. L’approche de la dépollution en aval a fait place aux techniques de prise en compte de l’environnement dès la conception, dans lesquelles on considère les problèmes d’environnement sur tout le cycle de vie du produit, ce qui inclut l’économie de matériaux, l’efficacité des opérations de fabrication, l’emploi de matériaux moins agressifs pour l’environnement, le recyclage, la régénération et la récupération des déchets, et bien d’autres techniques qui permettront de réduire l’impact sur l’environnement de l’industrie électronique. Parmi les problèmes à résoudre, il faut citer celui de la très grande quantité d’eau consommée, notamment au cours des étapes de rinçage de la fabrication de composants microélectroniques. Dans les zones pauvres en eau, les industriels doivent trouver des solutions. Ils doivent néanmoins s’assurer que les produits de remplacement (solvants, par exemple) ne créent pas à leur tour d’autres problèmes d’environnement.
A titre d’exemple des orientations futures des procédés de fabrication des circuits imprimés et des cartes à circuit imprimé, le tableau 83.13 présente différentes options permettant de mettre en place des pratiques écologiquement saines et de prévenir la pollution. Les besoins et approches prioritaires à cet égard sont indiqués.
Tableau 83.13 Tableau des besoins prioritaires
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