ACTA ENVIRONMENTALICA UNIVERSITATIS COMENIANAE (BRATISLAVA) Vol. 20, Suppl. 1(2012): 98-102 ISSN 1335-0285
ANALÝZA CELKOVÉ ŽIVOTNOSTI MOBILNÍCH TELEFONŮ: ODHAD VZNIKU ODPADU V ČR V LETECH 1995-2020 Miloš Polák1,2 & Lenka Drápalová1,2 1
Fakulta humanitních studií a Centrum pro otázky životního prostředí, postgraduální program Environmentální studia, Univerzita Karlova v Praze, José Martího 407/2, 160 00 Praha 6, Česká republika 2 REMA Systém, a.s., Velké Kunratické 1570/3a, 148 00 Praha 4, Česká republika, e-mail:
[email protected]
Abstract: Analysis of total lifespan of mobile phones: estimation of waste generation in years 1995-2020 in the Czech Republic The volume of waste electrical and electronic equipment (WEEE) has been rapidly growing in recent years. In the EU, legislation promoting the collection and recycling of WEEE has been in force since the year 2003. This paper presents a method of assessment of EoL mobile phones generation. Our results show that average total lifespan of Czech mobile phones is surprisingly high, exactly 7,99 years. We impute long lifespan particularly to a storage time of EoL mobile phones at households, estimated on 4,35 years. In the years 1990-2000, only 45 thousands of EoL mobile phones have been generated in the Czech Republic, while in the years 2000-2010 the number grew to 6,5 million pieces and it is estimated that in the years 2010-2020 about 26,3 million pieces will be generated. However, despite legislation rules on collection and recycling of WEEE, in the year 2010 only about 3-6% of Czech EoL mobile phones were collected for recovery and recycling. To set a working system of collection, it will be necessary to set new and realistic collection targets. Klíčová slova: odpad z elektronických a elektrických zařízení, OEEZ, vznik odpadu, mobilní telefony, analýza životnosti, cíle sběru
ÚVOD Evropská legislativa zakazuje užívání nebezpečných látek v elektrických a elektronických zařízení (EEZ) a stanovuje kvantifikovaný cíl sběru odpadních elektrických a elektronických zařízení (OEEZ) na 4 kg OEEZ/osoba/rok pro každý členský stát (WEEE-Directive 2003). Hlavním důvodem, proč kontrolovat odpadní tok mobilních telefonů, je obsah jak nebezpečných, tak hodnotných materiálů. Například kadmium, které je obsaženo v jedné baterii z mobilního telefonu, může znečistit až 600,000 litrů vody (BBC 2002). Na druhé straně, mobilní telefony obsahují relativně velké množství drahých kovů, jako je Ag, Au nebo Pd. Kvůli masivnímu používání mobilních telefonů a s tím souvisejícímu vlivu na životní prostředí je třeba spolehlivě odhadnout množství vznikajících odpadů. V současné době neexistuje v České republice žádný takový odhad. 98
Hlavním cílem článku je vypracování odhadu pro roky 1995-2020. V tomto článku jsou odpadní mobilní telefony označovány jako „end of life“ (EoL).
METODIKA Obecně existují různé přístupy, jak odhadnout vznik odpadu výrobků s ukončenou životností. YANG & W ILLIAMS (2009) použili logistický model odhadu pro odpadní osobní počítače ve Spojených státech. Lin (2008) popsal model odhadu založený na vybavenosti a principu zachování hmotnosti pro odpadní televizory, lednice, pračky a klimatizace na Taiwanu. DWIVEDY & MITTAL (2010) se zaměřili na odhad produkce odpadu velkých elektrospotřebičů v Indii. W ALK (2009) předpověděl množství odpadních CRT monitorů a televizorů pro konkrétní německý region. OGUCHI (2008) odhadl produkci odpadů pro 94 typů elektrospotřebičů v Japonsku. FEZSTY et al. (2003) posoudili vznikající množství elektroodpadů ve Skotsku a CHUNG et al. (2010) v Hong Kongu. Několik autorů zvolilo jako metodu odhadu vzniku OEEZ analýzu materiálových toků, např. STEUBING et al. (2010), YOSHIDA et al. (2009) and KANG & SCHOENUNG (2006). Základní metody pro odhad vzniku OEEZ, včetně time-step metody, marketsupply metody, aproximační metody a Carnegie-Mellon metody, jsou popsány ve studii Evropské environmentální agentury (CROWE 2003). V tomto článku jsme použili modifikaci metody odhadu vzniku OEEZ navrženou Norskou radou NORDEN (2009). Tento přístup vyžaduje dva typy vstupních dat – množství daného výrobku uvedeného na trh v daném regionu (historická i budoucí data) a pravděpodobnost rozložení životnostní funkce. Abychom spolehlivě určili pravděpodobnostní rozdělení životnosti EoL mobilních telefonů, bylo třeba analyzovat empiricky získaná data z velkého vzorku, což je metoda spolehlivější než odhad životnosti pomocí Delfské metody navržený ve studii NORDEN (2009). Nejčastěji používané pravděpodobnostní rozdělení užívané pro modelování distribuce životnosti výrobků se nazývá Weibullovo rozdělení a bylo použito v odhadech vzniku OEEZ, např. NORDEN (2009), OGUCHI et al. (2008) a W ALK (2009). Základní vzorec pro odhad vzniku EoL mobilních telefonů lze vyjádřit:
Gt = Σi{(Pt–i – Et–i + It–i).pt(i).wt–i}
(1)
pt = F(t)2 – F(t)1
(2)
Gt – vznik EoL mobilních telefonů v roce t; Pt – domácí výroba v roce t; Et – export v roce t; It – import v roce t; pt(i) – pravděpodobnost vzniku EoL mobilního telefonu v jednotlivých letech životnosti v roce t; wt – průměrná hmotnost mobilního telefonu v roce t; i – jednotlivé roky životnosti mobilního telefonu; F(t) – Weibullova kumulativní distribuční funkce, která je definována (v našem případě = 0):
F(t) = 1 – exp
t
(3)
V literatuře se setkáme s různým chápáním životnosti výrobku, proto se odhady průměrné životnosti mobilních telefonů značně liší. OSIBANJO (2008) odhaduje, že potenciální délka života mobilního telefonu je více než 10 let, ale 99
díky technologické a morální zastaralosti většina uživatelů mění mobilní telefon až čtyřikrát za tuto dobu. Jiné zdroje odhadují průměrnou životnost na 2,5 roku (NOKIA 2005), 2 roky (MC LAREN et al. 1999), 4 roky (CROWE 2003), 4,3 roků včetně skladování (OGUCHI et al. 2008), 5 roků (HUISMAN 2007), 7 roků (OSIBANJO 2008), 1,5 roku (MOST 2003) a 2 roky (GAIDAJIS et al. 2010). Podle MARCUSSENA (2000) je průměrná ekonomická životnost mobilního telefonu 3 roky v Číně, 2,34 roků ve Spojených státech a západní Evropě a 1,70 roků v Japonsku. Pro účel článku jsme zvolili „celkovou životnost“ jako nejvhodnější ve vztahu k odhadům vzniku odpadu. Celková životnost představuje období, po které existují výrobky v naší společnosti ve své originální formě, bez ohledu na jejich funkčnost (National Institute for Environmental Studies 2011). Potřebná vstupní data o dovozu a vývozu mobilních telefonů v rámci České republiky byla za roky 1996-2010 získána z on-line databáze zahraničního obchodu Českého statistického úřadu (CSO 2010) a pro roky 1991-1995 byl učiněn jednoduchý odhad. Budoucí prodeje byly odhadnuty proložením logistické křivky metodou částečných součtů. Tato metoda je vysvětlena například v (SEGER 1988). Empirická data o životnosti mobilních telefonů byla získána vzorkováním více než 32 tisíc EoL mobilních telefonů sebraných v roce 2008.
VÝSLEDKY Pro odhad parametrů modelu byla použita metoda nejmenších čtverců za využití programu Excel. Parametr tvaru β byl odhadnut na 4,14 a parametr měřítka α na 8,79. Střední doba životnosti EoL mobilních telefonů v roce 2008 byla odhadnuta na 7,99 roků, což je mnohem víc, než uvádí výše zmíněný přehled literárních zdrojů. Výsledky ukazují, že zatímco v letech 1990-2000 vzniklo asi 45 tisíc kusů EoL mobilních telefonů, v letech 2000-2010 toto množství narostlo na 6,5 milionů kusů a v dalších deseti letech lze očekávat asi 4 násobný růst a tedy zvýšení počtu EoL mobilních telefonů na 26,3 miliónů kusů. Podle našich odhadů, vzniklo v roce 2010 v ČR asi 1,5 miliónů EoL mobilních telefonů dostupných pro sběr a recyklaci. Nicméně, v tomto roce bylo odděleně sebráno a recyklováno pouze asi 50-100 tisíc kusů. Míra sběru ve vztahu ke vzniku odpadu byla tedy v roce 2010 pouze 3-6 %, míra sběru vztažená k množství uvedených mobilů na trh jen 1,6-3,2 %.
DISKUSE Jelikož se odhadnutá průměrná životnost EoL mobilních telefonů v ČR ve srovnání s literárními zdroji významně liší, je třeba tuto situaci dále analyzovat. V roce 2008 proběhl na území ČR rozsáhlý průzkum veřejného mínění zaměřený na recyklační chování domácností ve vztahu k OEEZ (MARKENT 2008). Z těchto dat je možné odhadnout kumulativní distribuční funkci použitím Newton-Raphsonovy metody. Střední doba skladování či opětovného použití v roce 2008 byla odhadnuta na 4,35 roků, což vysvětluje vyšší „celkovou životnost” mobilních telefonů v ČR. Pro stanovení přesnosti odhadu byla provedena jednoduchá analýza citlivosti. Pokud posuneme rok výroby u empiricky zjištěných dat o 1 rok, pak se odhady v letech 2000-2020 liší maximálně o +/-4 % v porovnání s původními odhady. Další nepřesnost spočívá v předpokladu, že odhadnutá distribuce životnosti je pro všechny roky 100
konstantní. Abychom naznačili možnou změnu v distribuci životnosti EoL mobilů, bylo provedeno vzorkování 3362 mobilních telefonů v roce 2010. Průměrná životnost byla stanovena na 8,82 roků. To překvapivě znamená, že se celková životnost mobilních telefonů zatím spíše prodlužuje, než zkracuje. Pokud aplikujeme distribuci životnosti zjištěnou z empirických dat v roce 2010 pro tento rok a porovnáme ji s odhadem za použití distribuce životnosti zjištěné v roce 2008, pak se odhad liší o -17,81 %. Další nejistota v odhadu je dána samotnou metodou odhadu parametrů. Pro korekci odhadu parametrů byla použita metoda dle Zhanga et al. (2006) nazývaná jako modifikovaná korekční Rossova metoda. Odhady se lišily pro jednotlivé roky maximálně o +/-4 % v porovnání s původními odhady.
ZÁVĚR Zatímco v letech 1990-2000 vzniklo v ČR asi 45 tisíc kusů, v letech 2000-2010 toto množství narostlo na 6,5 milionů kusů a bude následováno asi 4 násobným růstem v dalších deseti letech, tj. zvýšením na 26,3 miliónů kusů EoL mobilních telefonů. Současný cíl sběru 4 kg OEEZ na osobu je zcela neúčinný z pohledu podpory sběru a recyklace mobilních telefonů. Změna legislativy by měla vedle reálně splnitelných a motivujících cílů sběru obsahovat také podporu efektivní recyklace ve vztahu k drahým kovům, jako je Au, Pd či Ag. PODĚKOVÁNÍ Autoři děkují společnosti REMA Systém za poskytnutí finanční podpory pro tento výzkum.
LITERATURA BBC 2002. A mobile is not just for Christmas. http://news.bbc.co.uk/2/hi/technology/ 2603589.stm CROWE M., ELSER A., GÖPFERT B., MERTINS L., MEYER T., SCHMID J., SPILLNER A. & STRÖBEL R. 2003. Waste from electrical and electronic equipment (WEEE) – quantities, dangerous substances and treatment methods. European Environment Agency, Copenhagen. CSO 2010. Online Database. http://apl.czso.cz/pll/stazo/STAZO.STAZO. DWIVEDY M. & MITTAL R. K. 2010. Future trends in computer waste generation in India. Waste Manage., 30: 2265-2277. FESZTY K., MURCHISON C., BAIRD J. & JAMNEJAD G. 2003. Assessment of the quantities of waste electrical and electronic equipment (WEEE) in Scotland. Waste Manage. Res., 21: 207-217. GAIDAJIS G., ANGELAKOGLOU K. & AKTSOGLOU D. 2010. E-waste: Environmental Problems and Current Management. Journal of Engineering Science and Technology Review, 3: 193-199. HUISMAN J. 2007. 2008 Review of Directive 2002/96 on Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE). CHUNG S. S., LAU K. Y. & ZHANG C. 2010. Generation of and control measures for, ewaste in Hong Kong. Waste Manage., 31: 544-554.
101
KANG H. Y. & SCHOENUNG J. M. 2006. Estimation of future outflows and infrastructure needed to recycle personal computer systems in California. J. Hazard. Mater., 137: 1165-1174. LIN C. 2008. A model using home appliance ownership data to evaluate recycling policy performance. Resour. Conserv. Recy., 52: 1332-1328. MARCUSSEN C. H. 2000. Mobile Phones, WAP and the Internet. Research Centre of Bornholm. MARKENT 2008. Způsoby nakládání s nefunkčními elektrozařízeními. MC LAREN J., W RIGHT L., PARKINSON S. & JACKSON T. 1999. A Dynamic Life-Cycle Energy Model of Mobile Phone Take-back and Recycling. Journal of Industrial Ecology, 3: 77-91. MOST E. 2003. Calling All Cell Phones: Collection, Reuse, and Recycling Programs in the US. INFORM. National Institute for Environmental Studies 2011. Lifespan database for Vehicles, Equipment, and Structures: LiVES. http://www.nies.go.jp/lifespan/index-e.html NOKIA 2005. Life Cycle Environmental Issues of Mobile Phones. http://ec.europa.eu/environment/ipp/pdf/nokia_mobile_05_04.pdf NORDEN 2009. Method to measure the amount of WEEE generated. Nordic Council of Ministers. http://www.norden.org/en/publications/publikationer/2009-548 OGUCHI M., KAMEYA T., YAGI S. & URANO K. 2008. Product flow analysis of various consumer durables in Japan. Resour. Conserv. Recy., 3: 463-480. OSIBANJO O. & NNOROM I. C. 2008. Material flows of mobile phones and accessories in Nigeria: Environmental implications and sound end-of-life management options. Environ. Impact Asses., 28: 198-213. SEGER J. 1988. Statistické metody pro ekonomy průmyslu. STEUBING B., BONI H., SCHLUEP M., SILVA U. & LUDWIG C. 2010. Assessing computer waste generation in Chile using material flow analysis. Waste Manage., 30: 473-482. WALK W. 2009. Forecasting quantities of disused household CRT appliances – a regional case study approach and its application to Baden-Wurttemberg. Waste Manage., 29: 945-951. WEEE-Directive 2003. Directive 2002/96/EC of the Euriopean Parliament and of the Council of 27 January 2003 on Waste Electrical and Electronic Equipment. YANG Y. & W ILLIAMS E. 2009. Logistic model-based forecast of sales and generation of obsolate computers in the U.S. Technological Forecasting & Social Change 76, 1105-1114. YOSHIDA A., TASAKI T. & TERAZONO A. 2009. Material flow analysis of used personal computers in Japan. Waste Manage., 29: 1602-1614. ZHANG L. F., XIE M. & TANG L. C. 2006. Bias correction for the least squares estimator of Weibull shape parameter with complete and censored data. Reliab. Eng. Syst. Safe., 91: 930-939.
102
