Economic & environmental assessment and optimization of recycling scenarios for IT equipment in developing countries

De hoeveelheid e-waste neemt elk jaar toe terwijl de recyclage van groot socio-economisch en ecologisch belang is. In ontwikkelingslanden wordt het merendeel nog volgens milieuvervuilende technieken gerecycleerd onder barre omstandigheden. Nieuwe strategieën bieden echter oplossingen die beter scoren dan mechanische recyclage in geïndustrialiseerde landen. Deze thesis onderzoekt opportuniteiten om recyclage verder te verbeteren.

Probleemstelling

Wanneer elektronische apparaten het einde van hun leven bereiken, stelt de recyclage ervan uitdagingen aan onze samenleving omdat deze producten zowel waardevolle als gevaarlijke stoffen bevatten. De hoeveelheid elektronisch afval is de laatste jaren sterkt gegroeid en neemt nog steeds toe, dit zowel in geïndustrialiseerde landen als in ontwikkelingslanden. Recyclage is van groot socio‑economisch belang omdat het grondstofprijzen laag houdt, geopolitieke conflicten vermijdt en jobs creëert. Vanuit een ecologisch perspectief kan recyclage de impact afkomstig van de productie van primair materiaal vermijden, maar vereist het wel correcte processen om geen gevaarlijke substanties uit te stoten.

Deze master thesis heeft als doel om zowel een economische en ecologische analyse van de meest voorkomende recyclagescenario’s te maken  als opportuniteiten te onderzoeken om recyclage te verbeteren. De meest voorkomende recyclagescenario’s in geïndustrialiseerde en ontwikkelingslanden zijn de volgende:

·       In geïndustrialiseerde landen bestaat recyclage typisch uit een combinatie van geautomatiseerde scheidingstechnieken en hoogtechnologische eindprocessen. Computers worden bijvoorbeeld eerst vermalen in een shredder, waarna de materialen gescheiden en verzonden worden naar een geschikt eindproces. Zo komen bijvoorbeeld de circuitborden na de scheiding terecht bij een geïntegreerde smelter-raffinaderij zoals Umicore die de edelmetalen effectief kan recycleren.

·       In ontwikkelingslanden wordt het merendeel van e-waste behandeld door een informele sector in toestanden vergelijkbaar met Figuur 1. Zij ontmantelen producten met de hand om de verschillende materialen te scheiden maar gebruiken dan vervuilende recyclageprocessen. Zo verbranden ze koperen kabels, dumpen ze waardeloze materialen en gebruiken ze cyanide processen om goud uit de circuitborden te halen.

·       Als oplossing voor deze wanpraktijken in ontwikkelinglanden is de Best-of-2-worlds (Bo2W) filosofie gelanceerd. Deze filosofie combineert arbeidsintensieve ontmanteling in ontwikkelingslanden met geschikte eindprocessen in geïndustrialiseerde landen. De implementatie van deze filosofie is nog niet volledig doorgevoerd, maar wordt momenteel in de praktijk gebracht door organisaties zoals WorldLoop.

1.     Economische en ecologische analyse

De eerste onderzoeksdoelstelling maakt een economische en ecologische analyse van de scenario’s. De ecologische analyse toont aan dat het Bo2W scenario het meest milieuvriendelijk is, gevolgd door de mechanische verwerking en recyclage door de informele sector. Omdat de primaire productie van edelmetalen zoals goud zeer intensief is, blijkt vooral de recyclage van de circuitborden, waar de concentratie aan edelmetalen zeer hoog is, van ecologisch belang te zijn. De combinatie van manuele ontmanteling en geschikte eindprocessen staat toe om 95 % van het goud te recupereren en maakt het Bo2W scenario het meest milieu-vriendelijk. In het geval van de mechanische verwerking zorgen shredders ervoor dat een aanzienlijk deel van de edelmetalen verspreid worden naar andere fracties en niet gerecupereerd kunnen worden door geïntegreerde smelter-raffinaderijën. Recyclage door de informele sector scoort nog een stuk slechter doordat hun processen slechts weinig goud kunnen recupereren en de omgeving sterk vervuilen.

De economische analyse toont aan dat het Bo2W scenario in ontwikkelingslanden ook meer winstgevend is voor computers en CRT monitoren dan mechanische verwerking in geïndustrialiseerde. Recyclage door de informele sector is echter het meest winstgevend voor CRT monitoren omdat ze gevaarlijke materialen gewoon kunnen dumpen terwijl veilige behandeling extra kosten meebrengt.

2.     Export naar ontwikkelingslanden als verbetering?

Omwille van het succes van het Bo2W scenario is in een tweede onderzoeksdoelstelling onderzocht of dat scenario niet als verbetering kan dienen ten opzichte van mechanische verwerking. IT apparatuur gegenereerd in geïndustrialiseerde landen zou getransporteerd kunnen worden naar ontwikkelingslanden waar het gerecycleerd wordt volgens een verzekerd Bo2W scenario. De economische en ecologische analyse is uitgebreid met de kost en impact van het transport van geïndustrialiseerde landen tot ontwikkelingslanden. In het geval van computers kan dergelijke export de economische en ecologische performantie verbeteren met respectievelijk 20 en 35 %. Voor CRT monitoren is er echter geen duidelijke verbetering. Het blijkt wel dat het niet het meest winstgevend is om te exporteren naar ontwikkelingslanden zoals Kenya of China, maar eerder naar lage loonlanden binnen Europa zoals Hongarije.

Dit is geen argumentatie voor het vrij transport van e-waste omdat niet alle apparatuur op een winstgevende manier gerecycleerd kan worden en dergelijke coöperatie gevoelig is aan toekomstige productontwikkelingen en fluctuerende goudprijzen. In het geval van computers kan export naar Europese lageloonlanden wel al in de korte termijn de ecologische impact en winstgevend aanzienlijk verbeteren. Op de lange termijn zou een meer economisch robuuste oplossing bestaan uit design aanpassingen die het mogelijk maken om effectief al de edelmetaalrijke componenten te sorteren in geïndustrialiseerde landen.

3.     Opportuniteiten in ontwikkelingslanden

In een derde onderzoeksdoelstelling zijn opportuniteiten onderzocht om de recyclage in ontwikkelingslanden te verbeteren. Verschillende verbeteringen van het proces zoals de economisch optimale ontmantelingsdiepte en het belang van alternatieve recyclageprocessen voor kunststoffen.

Maar het grootste probleem voor de recyclage van IT apparatuur in ontwikkelingslanden is de sterke competitie met de informele sector. In de praktijk blijkt dat de informele sector hun dominante positie behoudt en daarbij de omgeving blijft vervuilen. Met het doel om milieuvriendelijke recyclage van alle IT apparatuur in ontwikkelingslanden te verzekeren en tegelijkertijd jobs voor de informele sector te behouden, zijn strategieën opgesteld om met hun samen te werken. De geëvalueerde strategieën lopen van het opkopen van ecologisch belangrijke fracties tot nauwe samenwerking. WorldLoop zal in de toekomst pogen samen te werken met deze informele sector door ecologisch belangrijke fracties van hun over te kopen  om zo milieuvriendelijke behandeling te verzekeren en de haalbaarheid van verdere samenwerking af te tasten.

Conclusie

Recyclage volgens het Bo2W scenario is het meest winstgevend en ecologisch. De informele sector is daarentegen nog onder zijn potentieel. Computers en CRT monitoren exporteren naar lageloonlanden kan de performantie reeds op korte termijn aanzienlijk verbeteren ten opzichte van mechanische verwerking. Op lange termijn bestaat een economisch robuustere oplossing echter uit design aanpassingen. Verder onderzoek en implementatie is nodig om de recyclage in ontwikkelingslanden te verbeteren op het vlak van alternatieve recyclageprocessen en nauwe samenwerking met de informele sector.