Reciclagem de Placas de Circuito Impresso

Recycling of Printed Circuit Board

Protótipo para separação de componentes eletrônicos

A. T. Martins; M. L. Geraldino; R. Z. Braga; T. S. Brandão

Universidade Federal de Itajubá , Itabira-MG, Brasil

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A evolução dos equipamentos eletrônicos tem instigado os consumidores à atualização

constante em relação aos mesmos. Desta maneira, equipamentos eletrônicos estão se tornando

ultrapassados rapidamente, o que gera uma grande quantidade de lixo eletrônico, resíduo sólido

que mais cresce no mundo. A partir deste problema, pesquisas têm sido feitas com a intenção de

se evitar a poluição ambiental e o risco à saúde humana, gerada por metais pesados contidos

nestes, além de recuperar metais valiosos como o ouro. Entre os componentes contidos nos

equipamentos, destacam-se as placas de circuitos internos (PCI’s), pela sua variedade de

elementos químicos e metais que elas contêm, porém existe a dificuldade de reciclagem das

mesmas devido à variedade de componentes. Este trabalho propõe uma solução para a retirada de

componentes eletrônicos das PCI’s, a partir da fusão das soldas nas placas, com um protótipo

construído com equipamentos obsoletos. Palavras-chave: reciclagem; placas de circuito impresso; componentes eletrônicos.

The evolution of electronic equipment has prompted consumers to constantly update

concerning them. Thus, electronic equipment has been becoming outdated quickly, which

generates a large amount of electronic waste, the solid waste which more grow in the world.

From this problem, research has been done with the intention of avoiding environmental

pollution and human health risk, generated by heavy metals contained in these, in addition to

recovering valuable metals like gold. Among the components contained in the equipment, there

are the printed circuit boards (PCB's), for their variety of chemicals and metals that they contain,

but there is difficulty in recycling them due to the variety of components. This paper proposes a

solution for removing electronic components from PCB’s, from the melt of the welds on the

plates, with a prototype built with obsolete equipment. Keywords: recycling; printed circuit board; electronic components.

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1. INTRODUÇÃO

Nos dias atuais a tecnologia eletrônica tem evoluído rapidamente, o que gera muitas

inovações nos equipamentos eletrônicos, fazendo com que eles se tornem obsoletos facilmente.

Isto acarreta um descarte cada vez mais rápido destes tipos de equipamentos, gerando um

acumulado muito grande de resíduos eletrônicos. [1] Inicialmente o acúmulo de lixo eletrônico

não representava um problema, porém com o crescimento exponencial deste tipo de equipamento

o acúmulo tem sido cada vez maior, não havendo espaço físico apropriado para armazenagem e

nem condições adequadas para reciclagem de todo o material descartado.Tanto em países

desenvolvidos quanto nos em desenvolvimento, o descarte destes materiais representa o tipo de

resíduo sólido que mais cresce no mundo . [2]

A geração global de lixo eletrônico cresce cerca de 40 milhões de toneladas por ano, de

acordo com o relatório Recycling - from e-waste to resources (Reciclando - do lixo eletrônico

aos recursos) publicado pelo Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA).

Segundo o documento, o Brasil descarta 96,8 mil toneladas de computadores por ano. De acordo

com o documento do PNUMA, os aparelhos eletrônicos possuem placas com circuitos

eletrônicos que podem chegar a utilizar mais de 60 tipos de elementos químicos.[3]

Os Resíduos de Equipamentos Elétricos e Eletrônicos (REEE) (celulares, computadores e

afins) são compostos basicamente por materiais poliméricos e metálicos. Apresentam em sua

constituição metais pesados e outros componentes, como os retardadores de chama bromados,

que ao serem descartados no solo, em aterros ou lixões, podem causar danos graves ao meio

ambiente e à saúde das pessoas. Quando o lixo é depositado em aterros não controlados há a

possibilidade de ocorrer a lixiviação destes metais para o solo e para as águas subterrâneas e

superficiais. A incineração destes materiais também não é aconselhada pois leva à emissão de

poluentes no ar.[4]

A reciclagem é uma opção importante que vem sendo implementada e incentivada por

governos, instituições e ONGs. Dentre elas, destaca-se a reciclagem de placas de circuitos

impressos (PCI’s), por possuirem elevada quantidade de elementos químicos, muitos deles

metais pesados, tais como chumbo, mercúrio, arsênio e cádmio, que podem oferecer riscos à

saúde. A PCI é um componente básico, largamente utilizado em toda a indústria eletrônica,

sendo constituída por uma placa onde são impressas ou depositadas trilhas de cobre. Enquanto a

placa se comporta como um isolante (dielétrico), as trilhas têm a função de conectar

eletricamente os diversos componentes.[5]

A composição das placas pode variar de acordo com o modelo de equipamento, pois a

placa pode ser fabricada em celulose ou fibra de vidro com resina epóxi ou fenólica e camadas

de cobre que podem variar de uma a dezesseis camadas. A tecnologia também influencia na

composição, pois os aparelhos mais antigos continham soldas com liga de estanho e chumbo,

enquanto que atualmente observa-se uma tendência na substituição desta liga por estanho e prata

e estanho bismuto, sendo estas consideradas “lead free”, isto é, isento de chumbo.[6] As

quantidades de metais valiosos são significativas considerando-se, por exemplo, que a

concentração de ouro existente na PCI é superior à encontrada no minério de ouro bruto.[2]

Atualmente, somente uma pequena quantidade das PCI’s passam por um processo de

reciclagem, devido a composição heterogênea entre os tipos de placas. Elas são tipicamente

colocadas em fundições de cobre, o que oferece o risco de se liberar fumaças tóxicas danosas ao

meio-ambiente. A maioria das placas são simplesmente incineradas ou jogadas em aterros

sanitários, o que libera poluentes tóxicos, nas águas subterrâneas e na atmosfera.[7] Os processos

para reciclagem de uma PCI podem ser mecânicos, químicos ou térmicos. Os principais

processos são os mecânicos (cominuição, classificação e separação), pirometalúrgicos,

hidrometalúrgicos, eletrometalúrgcos e biometalúrgicos.[2]

Um dos maiores problemas envolvendo reciclagem de placas de circuito impresso está na

separação dos componentes (resistências, capacitores e etc) da placa fenolítica, o que

possibilitaria a reutilização de componentes ainda em condições de uso e a placa separadamente.

Dentre os processos de reciclagem já estabelecidos, a maior parte deles é baseada em um

desmantelamento manual, retirando componentes potencialmente perigosos (presença de metais

pesados), seguido de redução do tamanho de partícula e uma separação magnética, eletrostática

ou hidro-metalúrgica (lixiviação), destruindo componentes que poderiam ser reutilizados.

O presente trabalho, consiste na reciclagem de PCI apartir da separação dos componentes

eletrônicos da placa por meio de fusão da solda e posterior tratamento mecânico das placas, na

qual pretende-se a destinação para uso como cargas em compósitos.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

O objetivo foi desenvolver um protótipo que propiciava à placa de circuito impresso um

aquecimento controlado (termostato), de modo a fundir a solda dos componentes para posterior

introdução de vibração e atrito para separação dos componentes sem danifica-los.

O protótipo se baseava em uma chapa metálica, acoplada com duas resistências ligadas

em série, cuja temperatura era controlada por um termostato de temperatura máxima 300oC. Este

conjunto, isolado por uma manta térmica, foi conectado a uma lixadeira, que fornecia a vibração

necessária para a retirada dos componentes enquanto a solta estava fundida, conforme figura 1.

Figura 1 - Protótipo em fase de aquecimento.

3. RESULTADOS E DISCUSSÃO

O protótipo utilizado conseguiu remover alguns dos componentes da placa, porém levou

muito tempo para isto (Figura 2). Algumas razões podem ser atribuídas, tais como a

transferência de calor da chapa metálica para a placa de circuito integrado, uma vez que o

conjunto não se encontrava isolado do ambiente. Adicionalmente temos a elevada taxa de perda

de calor da solda para o ambiente.

O processo de separação é seguido de duas vertentes, uma para a placa fenolítica, que é

cominuída e moída e pode ser utilizada como reforço em materiais compósitos, por ser baseada

em fibra de vidro. Outra vertente se refere ao teste dos componentes, de modo a reaproveitar os

ainda em condições de uso. Um método semelhante ao utilizado no trabalho já é realizado com

sucesso no Brasil.

Figura 2 - Placa de circuito impresso após o processamento no protótipo.

4. CONCLUSÃO

A separação dos componentes eletrônicos das placas de circuito é uma etapa interessante

no reaproveitamento deste tipo de lixo, pois visa a recuperação de materiais presentes nas placas

bem como os componentes que ainda funcionam, evitando a contaminação do ambiente com

metais pesados presentes nessas peças.

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1. PETTER, Patrícia; BERNARDES, Andrea; VEIT, Hugo; BRITO, Daniel. Estudo de

lixiviantes alternativos para extração de metais de placas de circuito impresso. 2012. 2 f.

VIII Simpósio Internacional da Qualidade Ambiental-PUCRS, Porto Alegre, 2012.

2. GERBASE, Annelise Engel ; OLIVEIRA, Camila Reis de. Reciclagem do lixo de

informática: uma oportunidade para a química. Quím. Nova [online]. 2012, vol.35, n.7, 1 e 4

f. pp. 1486-1492. ISSN 0100-4042.

3. DIAS, Valéria. Projeto da USP mostra alternativas para o lixo eletrônico. Agência USP,

2011. Disponível em:http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php

?artigo=projeto-usp-alternativas-lixo-eletronico&id=010125111101. Acesso em: 10 jan.

2013.

4. OLIVEIRA, Camila de. Alternativas tecnológicas para o tratamento e reciclagem do lixo

de informática. 2010. 6 f. Trabalho de Conclusão de Curso, Universidade Federal do Rio

Grande do Sul, Porto Alegre, 2010.

5. ZENI, Adriana Marize; MACEDO, Marcelo; FILHO, Fernando Luiz; HURTADO, Ana

Lúcia; OLIVEIRA, Ivanir Luiz. Tecnologias para o Tratamento e Reciclagem de Resíduo

Eletrônico como Práticas Sustentáveis Inovadoras. 2012. 3 f. II Congresso Brasileiro de

Engenharia de Produção-Ponta Grossa, 2012.

6. MORAES, Viviane Tavares de. Recuperação de metais a partir do processamento

mecânico e hidrometalurgico de placas de circuito impressos de celulares obsoletos.

2010. 16 f. Dissertação (Doutorado em Engenharia), Universidade de São Paulo, São Paulo,

2010.

7. SIMONITE, Tom. Técnica permite reciclagem de placas de circuito impresso e recuperação

de metais. NewScientist, 2007. Disponível em:

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=010125070306 Acesso

em: 10 jan. 2013.