Долговечность и возможность повторного использования: дуэльные цели в повышении устойчивости электроники
Падение стоимости солнечной энергии привело к буму в последние годы, когда все больше и больше фотоэлектрических панелей появлялось на крышах и солнечных фермах по всему миру.
Но что происходит со всеми этими солнечными батареями через пару десятилетий, когда они достигают конца своего срока полезного использования? А как насчет электронных устройств с еще более коротким сроком службы?
Эти вопросы лежат в основе нового исследования, выпущенного группой из Технологического института Джорджии, где исследователи изучили влияние правительственной политики, направленной на уменьшение количества отходов электроники, заполняющих свалки.
«В кругах, связанных с устойчивым развитием, многие обеспокоены тем, что производители делают вещи с более коротким и коротким сроком службы, а продукты , возможно, даже намеренно сделаны устаревшими, чтобы стимулировать закупки на замену», — сказал Берил Токтай, профессор в Scheller College из Georgia Tech. Бизнес.
Исследование, которое было опубликовано 4 апреля в журнале « Наука управления» , было посвящено политике правительства, призванной побудить производителей электроники больше задуматься о том, что происходит в конце жизненного цикла продукта. Эти программы, которые называются законами с расширенной ответственностью производителей (EPR) и уже используются в некоторых штатах, имеют две общие цели: сделать так, чтобы производители разрабатывали свои продукты, чтобы их было легче перерабатывать, или повысить их долговечность для увеличения срока службы устройства.
Тем не менее, исследователи сообщили, что эти цели часто расходятся.
«Мы обнаружили, что иногда, когда вы разрабатываете для возможности вторичной переработки, вы отказываетесь от долговечности, а когда долговечность является целью, пригодность для вторичной переработки приносится в жертву», — сказал Токтай.
Теоретически, продукт, который легко перерабатывается и более долговечен, станет вершиной экологически ответственного дизайна продукта. Исследователи указали на автомобили с более толстыми металлическими рамами, которые служат дольше, а также имеют больше материалов, пригодных для переработки . При таком сценарии политика EPR, подчеркивающая долговечность и возможность вторичной переработки, работает рука об руку.
«Иногда простые решения, которые делают дизайнеры продуктов, такие как использование клея или крепежных элементов для сборки устройства, действительно влияют на возможность повторного использования в конце срока службы», — говорит Натали Хуанг, бывшая аспирантка в Технологическом институте Джорджии, а ныне доцент в университете. Миннесота.
Однако чаще всего такой синергии нет. В случае фотоэлектрических панелей исследователи подчеркнули, что тонкопленочные панели намного более экономически выгодны для переработки, чем другие панели, поскольку они содержат драгоценные металлы. Между тем, панели из кристаллического кремния, которые не так рентабельны для переработки, имеют гораздо больший срок службы, потому что их компоненты разлагаются гораздо медленнее.
«Подобные компромиссы являются обычным явлением, и поэтому с точки зрения выработки политики не существует единого подхода, который бы подходил всем», — сказал Аталай Атасу, профессор в Scheller College of Business. «Вы действительно должны проводить различие между различными категориями продуктов, чтобы учесть последствия 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 продукции 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 политик на продукты на основе их материалов и конструктивных характеристик. 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 лучше всего подходит для различных категорий продуктов», — сказал Токтай. «Через 15–20 лет многие панели будут срываться с крыш. Они разрабатываются с учетом срока службы и с учетом того, как лучше всего уменьшить влияние производства этих панелей?»
