一、前言
隨著電子產品生命週期縮短,全球對電子設備的需求不斷增長,電子廢棄物 (electronic waste, e-waste) 急劇增加,已成為日益嚴峻的環境挑戰。根據統計,全球每年產生約 5000 萬噸的電子廢棄物,預計到 2050 年,電子廢棄物產量可能增加一倍以上。
電子廢棄物除了佔據土地資源外,電子設備組件中含有大量有害物質,如鉛、汞、鎘等重金屬,以及阻燃劑、氟氯化碳等化學物質。儘管電子廢棄物在垃圾掩埋場中的比例不高,卻占了危險垃圾的七成。此外,全球僅有不到兩成的電子廢棄物得到妥善回收,其餘則遭掩埋、非法交易或不當處理,對人類健康和生態系統構成潛在威脅。有效處理電子廢棄物威脅是世界各國政府面臨的重大挑戰,全球電子廢棄物的數量不斷增加,但回收率卻未相應成長,這也為電子廢棄物回收公司提供了重大機會。
二、電子廢棄物回收市場概覽
全球電子產品回收市場預計將呈現穩健成長態勢。據估計,2022 年市場規模為 372 億美元,預計到 2030 年將達到 1083 億美元,2022-2030 年期間的年均複合成長率(CAGR)為 14.3%。歐洲目前是最大的區域市場,2022 年約佔全球總額的 43.7%,市場規模達 163 億美元,預計到 2030 年將增長至 470 億美元。中國將成為增長最快的市場,年均複合成長率達 17.3%。由於具備多種有利因素的支持,中國有望成為電子產品回收的主要區域市場。
三、新興技術趨勢
傳統電子廢棄物回收流程包含拆卸分類、研磨分離與化學或熱處理等步驟,從電子產品中回收有價值的材料。然而,產品設計日趨複雜,新型材料、添加劑和複合材料的使用,使得回收過程更具挑戰性。新興技術為電子回收帶來新契機,可望提升回收效率,並減少對環境的負面影響,例如:
1. 電漿氣化回收技術(Plasma arc recycling):利用由高溫電弧產生的電漿體,將廢棄物迅速分解為基礎元素或簡單分子。電子廢棄物中富含貴金屬,包括金、銀、鈀、銦、鉑和鎵等,利用此技術可分離出貴金屬和其他有價值的元素,並將無法回收的部分轉化為惰性渣料,可安全填埋或用於其他用途。
2. 人工智慧(AI)和機器學習(Machine learning):透過分析大量數據,AI系統能夠識別並自動化分類不同類型、材料組成的電子廢棄物,有助於優化電子回收流程,提高回收效率。例如:AI系統可以自動檢測並分離出含有貴金屬或有害物質的零件,從而降低人工操作的需求及暴露在有害物質的風險。
3. 區塊鏈(Blockchain):用於追蹤電子廢棄物的處理過程,確保其被正確回收並避免非法出口或處置。區塊鏈的分散式帳本技術能夠記錄每一個電子設備從生產、使用到回收的整個生命周期,確保所有回收流程中操作都可被透明地記錄並追溯,有效防止電子廢棄物的非法出口或處置。
4. 機器人技術(Robotics):運用機器人技術,可自動化拆解電子設備並回收有價值的原材料。傳統的人工拆解過程既費時又存在暴露在有毒物質的風險,而機器人配備有先進感測器及控制系統,能夠準確識別及拆解電子設備中的不同零件,並回收如銅、金、銀等貴金屬材料。此外,隨著機器人技術進步,其能處理越趨複雜的電子產品,例如:識別並處理不同品牌和型號的設備,提高回收的自動化程度。
5. 可生物降解的電子設備:為減少電子設備對環境的負面影響,科學家們正積極研發可生物降解的材料來製造電子設備。例如,天然聚合物和生物基材料製造的電路板,能夠在特定條件下被微生物分解,此外,可生物降解的材料也可以應用於電池和其他零件的製造。
6. 智慧廢棄物管理與應用程式:廢棄物管理公司正積極導入新興技術,例如:運用感測器監測垃圾箱狀態、利用篩選技術提高回收效率、利用軟體優化收集路線等;也透過開發應用程式,提供回收服務、預約回收、追蹤回收進度等功能,提升廢棄物管理效率,幫助居民和企業環保處理電子廢棄物。
四、電子廢棄物回收案例
1. 蘋果公司的拆解機器人 Daisy
Daisy 是蘋果公司研發的人工智慧機器人系統,旨在高效、精確地拆解 iPhone,從中回收有價值的材料。Daisy 由四個模組組成,能夠在一分鐘內將一部 iPhone 分解成 15 個部分。首先,它會移除玻璃顯示螢幕,接著利用冰冷空氣噴射來去除電池黏合劑。其次,第三個模組會打孔以便移除螺絲,最後一個模組則進一步分離各個組件。最後,再由人工在流水線末端對這些材料進行分類。
Daisy 的開發是為了提高 iPhone 回收效率,減少電子垃圾,並降低對環境的影響。Daisy 使用電腦視覺/影像辨識和機器學習來識別不同型號的 iPhone,並調整拆解程序。目前,Daisy 每年可拆解過百萬部 iPhone,未來計劃進一步擴大其產能。
2. 愛爾蘭 Votechnik 公司的 ALR-4000 系統
總部位於愛爾蘭的 Votechnik 公司,是全球領先的回收技術供應商。其ALR-4000 系統是專門處理液晶螢幕和顯示器等電子廢棄物的自動化解決方案。
ALR-4000 系統以 Kuka 工業機器人為核心,結合先進感測器及軟體,可自動化拆解液晶螢幕和顯示器。系統配備高效的過濾系統,能安全地提取並處理拆解過程中產生的有害氣體。ALR-4000 系統能夠精確地移除螢幕中的尖銳元件,如玻璃和背光燈管,避免對後續回收處理造成損害,此系統已成功應用於多個電子廢棄物回收廠。
3. 紐西蘭Mint Innovation 公司的生物冶金技術
Mint Innovation 是一家位於紐西蘭的科技新創,致力於透過生物回收技術,實現電子廢棄物資源的循環利用。其開發生物冶金技術 (bioleaching),利用特定微生物從電子廢棄物中提取有價值的金屬,如金、銅、鈀等。這些微生物能夠在特定的培養條件下,將電子廢棄物中的金屬轉化為可溶性形式,然後通過化學方法將其回收。相較於傳統的冶煉方法,生物冶煉具有低能耗、低污染、高選擇性等優勢,更符合環保和永續發展的要求。
Mint Innovation 公司的生物冶金技術已成功應用於實驗室規模,並計劃擴大到工業生產。該技術有望應用於各種電子廢棄物,如印刷電路板、手機、電腦等。
五、結語
電子廢棄物回收市場前景看好,新興技術不斷出現。然而,仍需克服新興技術成本較高、政策法規限制、與消費者意識等諸多挑戰。