Baskılı devre kartı üretiminde yaşam döngüsü değerlendirmesi

Teknolojinin gelişmesi ile elektrikli ve elektronik eşyaların hayatımızdaki yeri giderek fazlalaşmıştır. Öte yandan, teknolojide gelişme hızının da artması, elektronik ekipmanların kullanım ömrünü azaltmıştır. Bu durum, atık elektrikli ve elektronik eşyaların miktarında da ciddi artışlara sebep olmaktadır. Baskılı devre kartları elektrikli ve elektronik eşyaların vazgeçilmez bir parçasıdır. EEE'lerin hayatımızdaki yerinin artması ile BDK üretimi de hızlı bir şekilde artmaktadır. BDK'lerin hem üretim aşaması hem de ürün ömrü tamamlandıktan sonraki bertaraf aşaması çevre üzerinde olumsuz etkilere sahiptir. Sürdürülebilirlik kavramının giderek önem kazandığı günümüzde, üreticilere de büyük sorumluluklar düşmektedir. Özellikle Avrupa Birliği'nin Atık Elektrikli ve Elektronik Eşyalar Direktifi üreticilere ürünlerinin atık halini aldıktan sonraki aşama için çok fazla sorumluluklar yüklemekte, üreticileri çevresel etkileri azaltılmış ürünler üretmeye teşvik etmektedir. Yukarıda belirtildiği gibi, sürdürülebilirlik kavramının tüm iş süreçlerinde öncelikli olarak yer alması, üretilen ürün ve hizmetlerin çevresel etkilerinin analizi ve azaltılması konusunu da ön plana taşımıştır. Bu kapsamda Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi metodu, bir ürün ya da hizmetin çevresel etkilerinin belirlenmesinde oldukça sık başvurulan bir analiz haline gelmiştir. YDD, bir ürün veya hizmetin, ömür çevrimi boyunca oluşan tüm çevresel etkilerini sayısal veriler ile değerlendiren bir analiz yöntemidir. YDD, bütüncül bir yaklaşım ile değerlendirme yapıyor olması açısından büyük öneme sahip bir metottur. YDD, bir teknoloji değildir, bize çevresel etkilerin nasıl azaltılacağı bilgisini sağlamaz; ancak çevresel etkilerin hangi prosesten ne kadar kaynaklandığını sayısal değerler ile göstererek çevresel etkilerin yüksek olduğu alanları, diğer bir değiş ile odaklanılması gereken proses parçalarını belirtir. Sürdürülebilir üretim ve hizmet sağlama aşamasında karar verici mercilere yol gösteren çok önemli bir yaklaşımdır. YDD'nin kapsamı ve uygulama adımları ISO 14040 serisi standardı ile tanımlanmıştır. Bu bilgiler doğrultusunda, bu tez çalışmasında baskılı devre kartı üretiminden kaynaklanan çevresel etkilerin YDD yaklaşımı ile belirlenmesi ve çevresel etkileri azaltma önerilerinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Böylece, bu sektörde üretim yapan üreticilere, karar verici mercilere ve konu üstüne akademik çalışmalar yapan araştırmacılara yol göstermek amaçlanmıştır. Bu kapsamda Türkiye'de üretim yapan bir baskılı devre kartı üretim tesisi incelenerek çalışma gerçekleştirilmiştir. Çalışma, toplanan bilgilerin üretim yapan bir tesisten alınmış olması ve Türkiye'ye ait güncel verileri sunması nedeniyle önemlidir. Ülkemizde yerel veriler üstünden gerçekleştirilmiş YDD çalışmalarının son derece sınırlı olması çalışmanın değerini artırmaktadır. BDK üretimi için gerekli ilk malzeme BDK'nin üzerine basılacağı yüzeyi bakır kaplı levhadır; fakat bu levhanın üretimi incelenen fabrikanın içerisinde gerçekleştirilmemekte, levha dışarıdan temin edilmektedir. Levhanın fabrikaya gelmesinden sonra devrenin basım adımları fabrikada gerçekleştirilmektedir; ancak hem literatürle karşılaştırmak hem de fabrikada gerçekleştirilen bakır geri kazanımı prosesi için gerekli bakırın YDD modeline girişini sağlamak amaçları ile, lehvanın üretim aşaması da basit bir şekilde modellenmiştir. BDK, tek başına kullanılabilen bir ekipman olmadığı için 'kullanım fazı' bu çalışmaya dahil edilmemiştir. Bu bilgiler doğrultusunda, BDK'nin YDD çalışması bakır yüzeyli levhanın üretilmesi, BDK üretimi ve ürün ömrü sonu olmak üzere üç adımda modellenmiştir. BDK'lerin ürün ömrü sonunda, içerisindeki değerli metallerin alınması çok önemli; ancak bir o kadar da karmaşık bir prosestir. Bu sebeple ürün ömrü dolan BDK'lerin yakma tesisinde bertaraf edildiği kabul edilmiş, YDD modeli o şekilde kurulmuştur. Çalışmanın işlevsel birimi '1 m2 BDK' olarak belirlenmiştir, tüm çevresel etkiler 1 m2 BDK için hesaplanmıştır. YDD çalışması GaBi bilgisayar programı, Ecoinvent veri tabanı ve CML 2001 hesaplama yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın sonucunda, belirlenen on bir çevresel etki kategorisinden dokuz tanesinde; küresel ısınma potansiyeli, asidifikasyon potansiyeli, ötrofikasyon potansiyeli, abiyotik element ve fosil tükenme potansiyelleri, insan toksisitesi potansiyeli, deniz suyu ekotoksisitesi potansiyeli, fotokimyasal ozon oluşturma potansiyeli ve karasal ekotoksisite potansiyeli kategorilerinde bakır yüzeyli levhanın üretimi prosesinin, diğer proseslerden daha yüksek etkiye sahip olduğu görülmüştür. Bunun en önemli sebebi, bu proseste bakır, cam yünü gibi hammadde ve malzemelerin tüketiliyor olmasıdır. Daha önce belirtildiği gibi, bu adımın incelenen fabrika içerisinde gerçekleştirilmiyor olması sebebi ile bu konuda bir iyileştirme önerisi getirilmemiştir. Fabrikada yürütülen BDK üretim hattı tatlı su ekotoksisitesi potansiyeli ve ozon tabakasının incelmesi potansiyeli etki kategorilerinde diğer ana proseslere göre daha yüksek etkiye sahiptir. Bunların yanında BDK üretiminin tüm adımları, tüm çevresel etki kategorilerinde değerlendirilmiştir. Değerlendirmeler sonucunda bakır aşındırma prosesinin, birçok çevresel etki kategorisinde en yüksek etkiye sahip olduğu gözlenmiştir. Bakır aşındırma prosesinde kullanılan ekipmanın veriminin düşük olması sebebi ile bu proseste çok fazla hidroklorik asit tüketilmekte ve aşındırılan bakırın büyük bir kısmı geri kazanılamamaktadır. Tüketilen HCl, çevresel etki kategorilerinde yüksek etki çıkmasına sebep olmaktadır. Koruyucu kaplama prosesinin de çevresel etkilerinin yüksek olduğu gözlenmiştir. Bu proseste kullanılan lehim çubuk, birçok çevresel kategoride etkiye sebep olmuştur. Çalışmada taşımacılığın çevresel etki potansiyelleri üzerindeki etkisine de bakılmıştır. Üretim için gerekli hammadde ve malzemelerin, çalışmanın yapıldığı fabrikaya taşınması, BDK üretiminden kaynaklanan atıkların ve ürün ömrünü tamamlayan BDK'nin beratarafa gönderilmesi sırasındaki taşımacılık modele dahil edilmiştir. Taşımacılığı dahil edilmesi ile tüm çevresel etki potansiyellerinde artış meydana gelmiştir. En büyük artış fotokimyasal ozon oluşturma, asidifikasyon, küresel ısınma ve abiyotik fosil tüketme potansiyellerinde gerçekleşmiştir. Bunların yanı sıra tüketilen elektriğin yenilenebilir enerji kaynaklarından temin edilmesi durumunda çevresel etki potansiyellerinin nasıl değiştiğine bakılmıştır. Mevcut modelde elektrik girdisi olarak Avrupa ortalaması kullanılırken, yenilenebilir enerji kaynakları modellenirken Ecoinvent veri tabanından şebeke elektriğinin yenilenebilir enerji kaynaklarından elde edildiği verileri seçilmiş ve kullanılmştır. Elektriğin yenilenebilir enerji kaynaklarından temin edilmesi halinde abiyotik element tükenme potansiyeli hariç diğer tüm çevresel etki potansiyellerinde azalış meydana gelmiştir. En büyük azalış küresel ısınma ve abiyotik fosil tüketme potansiyellerinde gerçekleşmiştir. Abiyotik element tükenme potansiyelinde artış ya da azalış gözlenmemiştir. Tez kapsamında, BDK üretim hattının çevresel etki potansiyellerinde, birçok çevresel etki kategorisinde en yüksek etkiye sebep olan bakır aşındırma prosesinin iyileştirilmesi de çalışılmıştır. Şu anki durumda %30 olan bakır geri kazanımının %47'ye çıkarılması, su ve HCl tüketiminin azaltılması ile çevresel etki kategorilerinde oluşan değişiklikler incelenmiştir. Bu iyileştirmeler sonucunda BDK üretim hattının tüm çevresel etki potansiyellerinde azalış olduğu gözlenmiştir. Son olarak, çalışmada 1 m2 için hesaplanan tüm çevresel etki potansiyelleri 22.500 m2 için normalize edilmiş ve fabrikanın aylık çevresel etki potansiyelleri hesaplanmıştırÇalışma sonucunda, fabrikadaki çevresel etkilerin azaltılması için HCl tüketiminin azlaltılması gerektiği saptanmış, ayrıca bakır geri kazanımı prosesinin iyileştirilerek geri kazanım veriminin artması çalışmalarının etkin olabileceği ve koruyucu kaplama prosesinde alternatif lehimler kullanılabileceği ortaya çıkmıştır. Söz konusu bulgular fabrikada gerçekleştirilen üretim sırasında ortaya çıkan çevresel etkilerin azaltılması için önerilmektedir.