Độ bền so với khả năng tái chế: Hai mục tiêu song song trong việc làm cho thiết bị điện tử trở nên bền vững hơn

Chi phí đầu tư xây dựng hệ thống năng lượng mặt trời giảm đã dẫn đến sự phổ biến của hệ thống này trong những năm gần đây, với ngày càng nhiều tấm pin quang điện xuất hiện trên mái nhà và các trang trại năng lượng mặt trời trên khắp thế giới.

Nhưng điều gì sẽ xảy ra với tất cả các tấm pin mặt trời đó trong một vài thập kỷ khi chúng đi đến cuối vòng đời sản phẩm? Và chúng ta sẽ gặp phải những vấn đề gì đối với các thiết bị điện tử với tuổi thọ thậm chí ngắn hơn?

Những câu hỏi này là trọng tâm của nghiên cứu mới được đưa ra bởi một nhóm nghiên cứu tại Viện Công nghệ Georgia, nơi các nhà nghiên cứu xem xét tác động của các chính sách của chính phủ để giảm lượng rác thải điện tử.

Beril Toktay, giáo sư tại Đại học Scheller của Georgia Tech, nói: "Có rất nhiều mối quan tâm về vấn đề bền vững, rằng các nhà sản xuất đang tạo ra những thứ có tuổi thọ ngày càng ngắn hơn, và các sản phẩm thậm chí có thể bị làm cho lỗi thời để kích thích người dùng mua hàng thay thế".

Nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Management Science ("Ý nghĩa thiết kế của trách nhiệm của nhà sản xuất mở rộng đối với các sản phẩm bền"), tập trung vào các chính sách của chính phủ được sử dụng để khuyến khích các nhà sản xuất điện tử quan tâm nhiều hơn về những gì xảy ra vào cuối vòng đời sản phẩm. Các chương trình đó, được gọi là luật trách nhiệm của nhà sản xuất mở rộng (EPR) và đã được sử dụng ở một số bang, có hai mục tiêu chung: để các nhà sản xuất thiết kế sản phẩm của họ để dễ tái chế hơn hoặc tăng độ bền cho tuổi thọ thiết bị.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu báo cáo rằng những mục tiêu đó thường mâu thuẫn.

"Những gì chúng tôi đã tìm thấy là chỉ có thể đáp ứng một trong hai tiêu chí về độ bền và khả năng tái chế, nếu tập trung vào khả năng tái chế, thì cần từ bỏ độ bền và khi độ bền là mục tiêu, khả năng tái chế thường bị loại bỏ", Toktay nói.

Về lý thuyết, một sản phẩm vừa dễ tái chế vừa bền hơn sẽ là đỉnh cao của thiết kế sản phẩm có trách nhiệm với môi trường. Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra những chiếc ô tô có khung kim loại dày hơn tồn tại lâu hơn và cũng có nhiều vật liệu có thể tái chế hơn. Trong một kịch bản như vậy, các chính sách của EPR nhấn mạnh đến độ bền và khả năng tái chế luôn song hành.

"Đôi khi những lựa chọn đơn giản mà các nhà thiết kế sản phẩm đưa ra, như sử dụng keo hoặc ốc vít để kết hợp một thiết bị, thực sự tác động đến khả năng tái chế vào cuối vòng đời sản phẩm", Natalie Huang, cựu sinh viên tốt nghiệp tại Georgia Tech và hiện là trợ lý giáo sư tại Đại học bang Minnesota nói.

Trong trường hợp các tấm quang điện, các nhà nghiên cứu nhấn mạnh cách các tấm màng mỏng có hiệu quả tái chế cao hơn nhiều so với các tấm khác vì chúng có chứa kim loại quý. Trong khi đó, các tấm silicon tinh thể, không hiệu quả về mặt tái chế, có tuổi thọ cao hơn nhiều vì các thành phần của chúng xuống cấp chậm hơn nhiều.

Atalay Atasu, giáo sư tại Đại học Kinh doanh Scheller cho biết: "Những loại đánh đổi này là phổ biến, và vì vậy từ góc độ hoạch định chính sách, sẽ không có cách tiếp cận một kích cỡ phù hợp với tất cả". "Bạn thực sự phải phân biệt giữa các loại sản phẩm khác nhau để xem xét khả năng tái chế và ý nghĩa độ bền và đảm bảo rằng chính sách của bạn không mâu thuẫn với mục tiêu".

Các nhà nghiên cứu cho biết, trong một số trường hợp, chính sách EPR thực sự có thể dẫn đến tăng phát sinh chất thải nếu các nhà thiết kế sản phẩm tạo ra các sản phẩm có thể tái chế nhưng kém bền hơn hoặc dẫn đến tăng phát thải khí nhà kính nếu sản phẩm được sản xuất bền hơn nhưng ít tái chế hơn.

Để giúp xác định các chính sách của chính phủ có thể tác động đến các sản phẩm riêng lẻ như thế nào, các nhà nghiên cứu đã xây dựng một mô hình toán học để giúp dự đoán tác động của các chính sách đó đối với các sản phẩm dựa trên các đặc tính thiết kế và vật liệu của chúng. Trong số các yếu tố mà mô hình tính đến là chi phí sản xuất cơ sở của sản phẩm, mức độ khó tăng khả năng tái chế và độ bền, mức độ tương tác giữa khả năng tái chế và độ bền trong thiết kế sản phẩm và đặc tính tái chế của sản phẩm.

"Cuối cùng, những gì chúng tôi theo đuổi là tìm cách phân tích kịch bản để xác định đâu sẽ là chính sách tốt nhất cho các loại sản phẩm khác nhau", Toktay nói. "15 đến 20 năm nữa, rất nhiều tấm pin mặt trời sẽ được đưa ra khỏi mái nhà”.

P.T.T (NASATI), theo https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=52530.php, 10/4/2019