Trường Hóa và Khoa học Sự sống

https://scls.hust.edu.vn

MẠ ĐIỆN XANH VÀ TÍNH BỀN VỮNG

Mạ điện là phương pháp lắng đọng đa năng trong đó các màng mỏng kim loại, hợp kim kim loại được phủ lên chất nền để trang trí, chống gỉ và chống mài mòn [1]. Ngành công nghiệp mạ điện thường tạo ra nước thải và bùn thải, chúng được phân loại là chất thải có tính chất nguy hại cho sức khỏe con người và môi trường theo Công ước Basel [2]. Lượng bùn mạ điện thải ra hàng năm ở EU là khoảng 100.000 tấn, trong khi tổng lượng bùn thải ra ở các quốc gia và khu vực khác trên toàn thế giới vượt quá 1 triệu tấn [3]. Do đó, ngành công nghiệp mạ điện được công nhận là một trong những ngành gây ô nhiễm nhất trên toàn thế giới [4].

- Sử dụng kim loại mạ thay thế, đó là câu chuyện của tập đoàn công nghệ hang đầu Apple trong chiếc iPhone 14 Plus có 100% vàng tái chế trong dây của tất cả các camera và trong lớp mạ của nhiều bảng mạch in [5]. Đây là minh chứng thực tế được áp dụng về cách tiếp cận của kỹ thuật mạ điện xanh (Green Electroplating Techniques)
MẠ ĐIỆN XANH VÀ TÍNH BỀN VỮNG

Mạ điện xanh là một kỹ thuật liên quan đến việc sử dụng các quy trình và vật liệu thân thiện với môi trường trong quá trình mạ điện, nhằm mục đích giảm thiểu tác động đến môi trường [6].

Nguyên tắc cốt lõi của mạ điện xanh đó là:

- Loại bỏ hóa chất độc hại: Thay thế các hóa chất nguy hiểm (xyanua, crom hóa trị sáu) bằng các chất thay thế không độc hại hoặc có thể phân hủy sinh học

· Mạ không chứa cyanide: Cyanide thường được sử dụng trong mạ vàng, bạc và đồng, nhưng có thể thay thế bằng dung dịch mạ không cyanide dựa trên sunfua hoặc aminocomplexes.

· Mạ crôm hóa trị ba (Cr(III)): So với Cr(VI), Cr(III) ít độc hơn và thân thiện với môi trường hơn, nhưng vẫn có thể tạo ra lớp phủ có độ cứng và khả năng chống ăn mòn cao.

· Dung dịch mạ hữu cơ: Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng dung dịch mạ chứa polyme sinh học có thể thay thế hóa chất truyền thống.

- Hiệu quả năng lượng: Sử dụng các quy trình tiêu thụ ít năng lượng hơn như mạ không không dòng điện (Electroless Plating) để giảm mức tiêu thụ điện [7].

- Tiết kiệm nước và giảm thiểu chất thải: Triển khai hệ thống vòng kín và lọc tiên tiến để tái chế nước và hóa chất, có thể giảm thiểu việc rò rỉ kim loại độc hại và các chất ô nhiễm khác vào nước thải [8].

- Sử dụng vật liệu bền vững và tái chế: Khai thác kim loại từ rác thải điện tử tái chế thay vì khai thác theo cách truyền thống, tạo điều kiện thuận lợi cho việc khai thác các kim loại như vàng, bạc, đồng và niken từ chất thải điện tử và các sản phẩm đã qua sử dụng, giảm thiểu nhu cầu tìm nguồn vật liệu mới từ các hoạt động khai thác gây hại cho môi trường [8].

Ứng dụng của mạ điện xanh

Mạ điện xanh đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

- Ngành ô tô: Lớp mạ không chứa Cr(VI) được sử dụng để bảo vệ các bộ phận kim loại mà không gây ô nhiễm môi trường.

- Vi điện tử: Các dung dịch mạ không cyanide được sử dụng để mạ vi mạch bán dẫn.

- Y sinh: Mạ kim loại sinh học (như bạc và titan) trên dụng cụ y tế giúp tăng khả năng kháng khuẩn mà không ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

Kết luận

Mạ điện xanh không chỉ là một giải pháp kỹ thuật mà còn là một xu hướng tất yếu để giảm thiểu tác động môi trường của ngành công nghiệp mạ điện. Việc nghiên cứu và áp dụng các phương pháp thay thế hóa chất độc hại, sử dụng công nghệ xử lý nước thải tiên tiến và phát triển vật liệu mới sẽ giúp ngành mạ điện tiến tới một tương lai bền vững hơn.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]

R. Rastogi, "Waste management process in electroplating industries," International Journal of Advanced Research, 2019.

[2]

Bộ TN&MT, "Thông tư số 36/2015/TT-BTNMT ngày 30 tháng 6 năm 2015 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường", 2015.

[3]

S. Guo, H. Wang, X. Liu, Z. Zhang, Y. Liu, "Approaches for the Treatment and Resource Utilization of Electroplating Sludge," National Library of Medicine, 2024.

[4]

Z. Qu, T. Su, S. Zhu, Y. Chen, Y. Yu, X. Xie, J. Yang, M. Huo, D. Bian, "Stepwise extraction of Fe, Al, Ca, and Zn: A green route to recycle raw electroplating sludge.," Journal of Environmental Management, 2021.

[5]

Apple. Inc., "Product Environmental Report: iPhone 14 Plus," 2022.

[6]

E. C. Gugua, C. O. Ujah, C. O. Asadu, D. V. V. Kallon, B. N. Ekwueme, "Electroplating in the modern era, improvements and challenges: A review," Hybrid Advances, 2024.

[7]

M. R. Rahimpour, F. Samini, A. Babapoor, T.Tohidian, S. Mohebi, "Palladium membranes applications in reaction systems for hydrogen separation and purification: A review," Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 2017.

[8]

Professional Plating Inc., "What Are the Environmental Benefits of Advanced Electroplating Techniques?," https://www.proplate.com/what-are-the-environmental-benefits-of-advanced-electroplating-techniques/, 2024.

Bạn đã không sử dụng Site, Bấm vào đây để duy trì trạng thái đăng nhập. Thời gian chờ: 60 giây