アメリカだけでも年間6.9万トンもの電子廃棄物が発生していることをご存知ですか?世界中で発生する電子廃棄物の量は深刻なレベルに達しており、世界的な電子廃棄物(E-waste)管理において極めて重要な役割を果たす回路基板のリサイクルの必要性が高まっています。
プリント基板(PCB)はほとんどの電子機器の部品であり、電子廃棄物のかなりの部分を占めています。PCBには有害物質が含まれており、これが問題を悪化させています。PCBは銀や銅などの貴重な材料から作られているため、リサイクルは環境衛生への懸念に対処しながら、これらの材料の回収に役立ちます。
革新的なリサイクル技術は、特に低温・低圧で動作するPCBなど、様々なPCBを処理できます。この詳細なガイドでは、回路基板リサイクルの利点、ヒント、そして課題についてご紹介します。さあ、見ていきましょう。
回路基板リサイクルとは何ですか?
パソコンや携帯電話などの古くて廃棄された電子機器にはPCBが含まれており、PCBリサイクルによって回収することができます。その目的は、電子機器メーカーが再利用できる金、銀、銅などの貴重な金属を抽出することです。
このプロセスは、電子廃棄物による環境汚染を軽減すると同時に、天然資源を保護します。PCBリサイクルは、金属を抽出する前に、物理的解体と化学処理による有害物質の除去から始まり、その後、機械分離によって金属を回収します。
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回路基板をリサイクルする必要があるのはなぜですか?
電子回路基板には、プラスチック、金属、グラスファイバーなどの材料が含まれています。これらの材料を不適切に廃棄すると、環境や健康に深刻な影響を及ぼす可能性があります。
これらの電子部品から発生する有毒化学物質は土壌や水に浸出する可能性があり、広範囲にわたる汚染を引き起こすため、回路基板の適切なリサイクルが極めて重要です。電子回路基板のリサイクルが重要な理由は他にもあります。
環境汚染の防止
電子回路基板は、電子機器廃棄物や埋め立て廃棄物の増加に大きく寄与しています。回路基板をリサイクルすることで、電子廃棄物による環境への悪影響を最小限に抑えることができます。
PCBは鉛、水銀などの重金属やその他の有害物質を含んでいるため、不適切に廃棄されると地下水や土壌を汚染する可能性があります。適切な管理なしに焼却されると、有毒ガスを大気中に放出し、大気汚染を引き起こす可能性もあります。
リサイクルにより、埋め立て地に送られる廃棄物が削減され、毒素が空気、水、土壌を汚染することが防止されます。
健康リスクの軽減
PCBに含まれる有害化学物質は、廃棄物処理従事者や埋立地・処分場周辺の住民に健康被害をもたらす可能性があります。PCBは分解が非常に遅いため、食物連鎖を通じて生体内に蓄積し、人間や野生生物の健康に悪影響を及ぼす可能性があります。
リサイクルでは、回路基板に含まれる有害物質を安全に管理・処理することで、こうしたリスクを軽減できます。
経済的利益
PCBのリサイクルは、環境汚染を軽減し、回収した金属や部品を販売・再利用することで経済的利益をもたらします。また、このプロセスは資源保全にもつながり、採掘の必要性を減らします。
コンプライアンスと規制
いくつかの国では、電子機器廃棄物の処分について厳しい法律を施行しています。リサイクルは法令遵守を確実なものにし、違反による罰金や法的処罰のリスクを軽減します。
どのような種類の回路基板がリサイクルできますか?
金属を回収するには、コンピューターのマザーボード、ハードドライブ、通信機器、ネットワーク機器から出たプリント基板のスクラップをリサイクルすることができます。一般的に、リサイクル可能な回路基板の種類は以下のとおりです。
単層 PCB: 単層PCBは、テレビのリモコン、電卓、玩具などに使用されています。単層で構成された最もシンプルなタイプのPCBです。単層であるため、他のPCBと同様にリサイクルが容易です。
両面 PCB: プリンター、オーディオ機器、コンピューター周辺機器などに見られる両面 PCB には、基板の両面に導電性の銅層があります。
多層PCB: スマートフォン、医療機器、コンピューターなどの複雑な電子回路には、複数の基板層からなる多層 PCB が含まれています。
リジッドPCB: ほとんどのリサイクル センターでは、テレビ、洗濯機、自動車の電子機器などによく見られるリジッド PCB を受け入れています。これは電子機器で最も多く使用されているためです。
フレキシブルPCB: ウェアラブルデバイス、ディスプレイ、医療用インプラント内のフレキシブル PCB をリサイクルできます。
リジッドフレックスPCB: リジッドフレックスPCBは、リジッドPCBとフレキシブルPCBの両方の特徴を兼ね備えており、スマートフォン、タブレット、航空宇宙機器などの高度な電子機器に使用されています。
アルミニウム裏打ちPCB: アルミニウム PCB に使用されている金属バッキングは、LED ライト、電源、自動車用電子機器などの高出力デバイスの熱を放散します。
プリント基板からリサイクルできるものは何ですか?
一見単純なプリント基板には、リサイクルによって抽出できるさまざまな貴重な材料が含まれています。
PCBの基本構造は、基板、金属、シルクスクリーン、はんだマスクという複数の層で構成されています。つまり、PCBからは以下のような様々な材料をリサイクルすることが可能です。
● 銅: 銅は、PCBのエッジトリムやエッチング液など、様々な部品から抽出できます。貴重でリサイクル性の高い材料です。●銅:銅は、PCBのエッジトリムやエッチング液など、様々な部品から抽出できます。貴重でリサイクル性の高い材料です。
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酸化銅: これは汚泥処理時に生成される副産物であり、回収も可能です。
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錫: 熱風レベリングは、通常ははんだに含まれるスズの回収によく使用されます。
● 貴金属: PCB には、抽出して販売できる金や銀などの貴金属が少量含まれていることがよくあります。
化学的、熱的、物理的な回収プロセスは、回路基板からこれらの材料を抽出するのに役立ちます。これらのプロセスについては、以下のセクションで詳しく説明します。
電子回路基板をリサイクルするには?
PCB のリサイクルが可能であり、資源を節約し、環境保護を促進するための貴重なプロセスであることがわかったので、PCB がどのようにリサイクルされるかを見てみましょう。
作業を始める前に、リサイクル プロセスが、PCB のリサイクル方法を規定する電気電子機器廃棄物指令 (WEEE) や有害物質使用制限指令などの国際指令に準拠していることを確認することが重要です。
PCB リサイクルには次のような方法があります。
物理処理
PCBリサイクルの第一歩は物理的な処理です。回路基板を小さなセグメントに切断し、部品を取り出します。このプロセスでは、ドリル、選別、磁気分離技術を用いて、コンデンサ、モーター、バッテリー、プラグ、半導体などの部品を取り除きます。
このプロセスは、PCBの解体から始まり、より重要な部品と有害物質を除去します。次に、基板を細かく砕くシュレッディング(破砕)が行われます。これは、基板の表面積を増やし、更なる処理を容易にするためです。
次のステップは、分離技術を用いて金属材料と非金属材料を分離することです。これには、以下の分離技術が使用できます。
● 磁気分離: この物理的な分離技術では、磁石を使用して、細断された混合物から鉄金属を抽出します。
● エディの現在の別居状況: 電気伝導率の違いを利用して銅などの非鉄金属をアルミニウムから分離する方法。
● 空気分離: 名前が示すように、この技術は空気の流れを利用して、軽い非金属材料を重い金属粒子から分離します。
● ふるい分け: さまざまなサイズのスクリーンを使用して、寸法に基づいて材料を分類します。
物理的処理法は最も環境に優しい方法ですが、大量の粉塵、金属片、ガラス片が空気中に放出されます。汚染された環境に長時間さらされると、呼吸器系の問題を引き起こす可能性があります。さらに、物理的処理は回路基板からすべての金属部品を除去するのに役立ちます。
そのため、研究によると、分離前のPCB粉砕には極低温が推奨されています。このプロセスは環境に優しく、金属および非金属部品の再利用を可能にします。また、この研究では、金属、中間体、非金属製品を抽出するのに非常に効率的なプロセスである静電分離の採用も強調されています。
ケミカルプロセス
リサイクルの第二段階では、廃棄PCBの熱硬化性基板を化学的手法で溶解します。このプロセスは、PCBを酸に浸すことから始まります。酸はFR-4を破壊します。以下の手順で行われます。
最初のステップは、対象となる金属を溶解する化学溶液に回路基板材料を浸すことです。浸出液には、塩酸、硝酸、硫酸などの酸が含まれます。これらの強力な薬剤は、金、銀、銅など、PCBによく含まれる金属を溶解することができます。
浸出は、様々な金属の混合物を溶液に導入します。精製技術は、溶液から特定の金属を分離・濃縮します。標準的な精製技術には、溶媒抽出、沈殿、イオン交換などがあります。
化学処理では大量の廃水が発生し、適切に処分するためには処理が必要です。最近の研究では、エステル基を持つ熱硬化性ポリマーを小分子溶解法で溶解する、より環境に優しい方法が注目されています。
この技術により、環境に悪影響を与えることなく電子部品をリサイクルすることが可能になります。従来の化学的手法とは異なり、この技術では残留溶液を複数回再利用できます。
熱回復
物理的・化学的処理に加え、熱回収も回路基板のリサイクルに用いられる方法です。主な熱回収プロセスでは、PCBを高温で加熱し、FR-4を焼却します。銅は残留するため、精製・再生が可能です。
PCBから有用な材料を回収するのに役立つ熱回収技術は他にもいくつかあります。例えば、熱分解では回路基板を酸素を遮断した状態で加熱することでポリマーを分解し、金属成分と非金属成分を分離します。生成されたガスを凝縮して油を生成することで、燃料として利用できます。
ガス化は、有機物を合成ガス(合成ガス)と固形残渣に変換する同様の熱回収プロセスです。合成ガスはエネルギー生成に利用できますが、残渣には金属が含まれています。
PCB の有機成分を燃やして灰にする焼却などの他の技術では、環境に害を及ぼす可能性のある有害な排出物が放出されます。
したがって、熱回収は鉛やダイオキシンなどの有害な中毒物質を放出するため、環境に有害です。
多くの場合、熱回収の後に、化学物質を使用して固体残留物から金属を浸出させる湿式冶金プロセスが続きます。
洗練
どの方法を選択しても、最後のステップは分離された金属を精製して純度を高めることです。精製により、回収された金属(銅、金、銀など)は、新しい製品に再利用するための厳格な品質基準を満たすことが保証されます。
精製プロセスは次の手順で行われます。
● 濃度: 抽出された金属の純度を高めるために、材料はさらに分離されます。混合材料から特定の金属を濃縮するために、浮選分離法または密度に基づく分離法が用いられます。
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精製: 濃縮の努力にもかかわらず、材料には残留不純物が残っている可能性があります。湿式冶金法や乾式冶金法(製錬や精錬など)といった精製プロセスが不可欠です。これらの技術によって不純物が除去され、高純度の金属が回収されます。
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回復: 最終段階では、化学還元によって金属イオンが固体金属に変換され、純粋な金属が回収されます。また、電流を利用して金属を陰極にめっきする電解採取も回収に用いられます。
プリント基板をリサイクルするにはどこへ行けばいいですか?
選ぶリサイクルセンターが環境規制を遵守し、責任ある方法で金属をリサイクルしているかどうかを考慮することが重要です。e-StewardsやR2(Responsible Recycling)などの認証を取得しているリサイクル業者は、信頼できるリサイクル業者であることを示しています。
お住まいの地域によっては、PCBをリサイクルするための複数の方法があります。一般的な方法には以下が含まれます。
地域の電子廃棄物収集センター
ほとんどの都市には、PCB を含む廃棄電子部品を受け入れてリサイクルする電子廃棄物収集センターが指定されています。
専門リサイクル会社
電子機器廃棄物やPCBのリサイクルを専門とする企業は数多くあります。これらの企業は、回収サービスも提供し、リサイクルの責任も負っている場合もあります。
家電量販店
電子機器小売業者は、電子廃棄物のリサイクル プログラムを実施している場合もあります。
民間リサイクル会社
民間のリサイクル会社は、コンピューターの回路基板やその他の電子部品を含む電子廃棄物のリサイクルを専門としています。
オンラインプラットフォーム
ウェブサイトやその他のオンライン リソースは、電子廃棄物のリサイクルやその他のリサイクル場所を専門とする地元企業を検索するのに最適なプラットフォームです。
回路基板リサイクルの課題
電子回路基板は複数の層で構成された複雑なデバイスであり、これらの多層電子部品のリサイクルは非常に困難です。環境に配慮した方法を選択することは、PCBリサイクルの課題をさらに複雑にします。主な課題は以下のとおりです。
複合材料
PCB は貴重な物質、不活性物質、有害物質から作られているため、分離および回収のプロセスは非常に複雑になります。
従来技術の効率
従来のリサイクル方法は効率が低く、極端な温度(200℃以上)や圧力といった過酷な条件を必要とします。これらの要因により、従来のリサイクルプロセスは環境に悪影響を及ぼします。
経済的実行可能性
PCBのリサイクルには多額の費用がかかるため、リサイクル業者にとって経済的に魅力が薄れています。リサイクルは回路基板から貴金属を回収することを目的としているものの、その費用を相殺できるのはごくわずかです。
環境への懸念
リサイクルプロセスは必ずしも環境に優しいとは言えず、リサイクル中に有毒物質が放出されるリスクがあります。これには鉛や臭素系難燃剤などが含まれており、環境に多大な悪影響を及ぼします。
技術の進歩
技術の急速な発展により、リサイクルプロセスはますます複雑化しています。PCBは非常に複雑化しており、リサイクル技術はこれらの新しい種類のPCBに対応できるよう継続的に適応していく必要があります。
企業コンプライアンス
厳しい環境規制を満たし、リサイクルプロセスが法的基準に準拠していることを保証することは、継続的な課題です。
危険物
PCBには、貴重な金属に加え、鉛、カドミウム、水銀などの有害物質が含まれています。これらの物質は、適切に取り扱われなければ、環境や人体に悪影響を及ぼす可能性があります。
PCB リサイクル プロセスでは、これらの材料を安全に除去および廃棄するために特殊な装置とプロセスを使用する必要があります。
限られた規模の経済
PCB リサイクル産業は他のリサイクル産業に比べて規模が小さいため、規模の経済性が制限され、紙やプラスチックのリサイクル産業に比べてリサイクルコストが高くなります。
標準化の欠如
プリント基板は様々な設計と多くの部品で構成されているため、これらの電気部品のリサイクルはより困難です。PCBの設計と部品の種類が多岐にわたるため、標準化されたリサイクルプロセスを開発することは困難です。
限られたリサイクルインフラ
電子廃棄物のリサイクルは新たな課題となっており、多くの国ではPCB基板をリサイクルするための適切な施設が必要です。インフラの不足と輸送コストの高さから、PCBのリサイクルは極めて困難です。
回路基板のリサイクルのヒント
PCB リサイクルに伴う課題を考慮して、回路基板を効果的に廃棄するための便利なヒントをいくつか紹介します。
個別のコンポーネント
リサイクルプロセスをスムーズに進める方法の一つは、電子機器の部品を自分で分解することです。必要に応じて、ネジ、クリップ、その他の留め具を外して回路基板を分解してください。
寄付または再利用を検討する
リサイクルを検討する前に、プリント基板が動作可能な状態かどうかを分析するのが最善です。まだ使用可能な場合は、リサイクルではなく寄付または再利用を検討してください。これにより、既存の電子機器の寿命が延び、新しい電子機器の需要を最小限に抑えることができます。
リサイクルの選択肢を調べる
PCBボードのリサイクルをご検討の場合は、利便性、コスト、環境への影響に基づいて、さまざまな選択肢を調査し、比較検討するのが最適です。また、地域のリサイクル規制に準拠していることを確認するために、認証も確認する必要があります。
信頼できる電子機器リサイクル業者を見つける
お近くの信頼できる電子機器リサイクル業者をお探しの場合は、お住まいの地域の自治体が電子機器廃棄物のリサイクルプログラムを実施しているかどうかをご確認ください。回路基板のリサイクルで定評のある、電子機器専門のリサイクル業者を探しましょう。
適切な認証を取得し、電子廃棄物の処理に関するリサイクル プロトコルに準拠していることを確認します。
個人情報を保護する
古いパソコンや関連電子機器をリサイクルしていますか?回路基板をリサイクルする前に、保存されている個人情報をすべて消去してください。古いデバイスをリサイクルに出す前に、ファイル、ドキュメント、パスワードなどを削除してプライバシーを保護しましょう。
認定の確認
R2やe-Stewardsなどの認証を取得しているリサイクル会社や家電量販店を選びましょう。これらの認証は、その会社が責任あるリサイクル慣行を遵守し、環境および社会基準を満たしていることを証明します。
現地の規制を遵守する
電子機器廃棄物の処分については、お住まいの地域の規制を必ずご確認ください。地域によっては、電子機器廃棄物の取り扱いと処分に関する特別な規則がある場合があります。
埋め立て地を避ける
回路基板のリサイクルには困難が伴うかもしれませんが、ゴミとして捨てるのは避けてください。回路基板には有害物質が含まれており、適切に廃棄しないと環境に悪影響を与える可能性があります。そのため、リサイクルこそが環境に配慮した唯一の選択肢です。
回路基板リサイクルの未来
環境保護と持続可能な取り組みの導入は、今日ますます注目を集めています。これは、より革新的で効率的なリサイクル方法の出現に伴い、電子廃棄物のリサイクルも認知度を高めていることを意味します。電子廃棄物の量が増加するにつれて、回路基板のリサイクルは資源保全の観点から極めて重要になります。
研究者たちは、プリント基板(PCB)から貴重な材料を回収できる環境に優しいプロセスの導入に取り組んでいます。研究者たちは、電子廃棄物リサイクル業界において、以下のようないくつかの進歩を遂げてきました。
PCBリサイクルのための小分子支援アプローチ
小分子を用いたアプローチの導入は、PCBリサイクル業界における画期的な進歩です。この方法では、PCBによく見られるエステル基を含む熱硬化性ポリマーを溶解します。
この方法は従来の方法とは異なり、200℃以下の温度でPCBをリサイクルすることが可能です。この低分子化合物を用いたアプローチは、リサイクル業者がリサイクル溶液を複数回再利用できるため、効率的かつ環境に優しい方法です。
リサイクルを促進するPCB設計
従来の回路基板は複雑な設計と多層構造を特徴としており、リサイクルが困難でした。研究者たちは、元の部品に容易にリサイクルできるPCB設計を開発しました。最新の設計は、分解と再利用を容易にします。
研究者たちは、設計変更に加え、PCBのバインダーとして生分解性ポリマーの使用も検討しています。その目的は、リサイクル性を高め、環境への影響を軽減することです。
さらなる研究は、PCB基板リサイクルのメリットを高めるために、湿式冶金プロセスと乾式冶金プロセスを組み合わせることに焦点を当てています。複数の方法を組み合わせることで、効率を向上させ、環境への影響を軽減することができます。
その他の新しい技術
技術の進歩により、回路基板から貴重な材料を分離・回収する技術は飛躍的に向上すると期待されています。従来の方法では、貴重な資源の損失につながることが多く、時間もかかります。
しかし、最新の技術はより効率的な代替手段です。例としては、電気化学的処理、バイオリーチング、湿式冶金法などが挙げられます。
電気化学的処理は、電流を用いて回路基板から金属を溶解することで、分離・回収を容易にします。バイオリーチングは、従来の技術と比較して環境に優しい方法です。微生物を用いて回路基板を分解し、金属を抽出します。
バイオ冶金法は、従来の方法よりも高い回収率を誇ります。この技術では、金属を化学的に溶解します。
PCB ボードをよりリサイクル可能にするにはどうすればよいでしょうか?
PCBの設計、加工方法、そして材料の慎重な選定を最適化することで、回路基板のリサイクル性を高めることができます。PCBのリサイクル性を向上させるための戦略としては、以下のようなものがあります。
モジュラーデザイン
モジュール設計アプローチはPCBの分解を容易にし、部品の分離・回収をはるかに容易にします。モジュール部品を使用するもう一つの利点は、交換とアップグレードが容易なことです。つまり、モジュール設計はPCBの寿命を延ばし、廃棄物を削減することを意味します。
素材の選定
リサイクルが容易で環境への影響が最小限に抑えられた材料を選ぶことが重要です。従来のPCB基板の代わりに、バイオベースまたは生分解性材料などの環境に優しい代替材料を使用するのが最適です。適切な材料を選択することで、リサイクルプロセスを簡素化し、再生不可能な資源の使用を削減できます。
標準化
PCBの設計と製造プロセスを標準化することで、回路基板のリサイクルがシームレスになり、PCB製造業界全体で一貫性が確保されます。標準化された部品と材料を使用することで、PCBから貴重な資源を回収することがはるかに容易になります。
ラベル付けと識別
ラベルや識別表示が不十分だと、PCBリサイクルの選別・分離プロセスで問題が発生します。明確なラベルがあれば、リサイクル業者は貴重な材料を迅速に識別・選別できます。
教育と意識
設計者、製造業者、消費者、そしてリサイクル業者に対し、回路基板の廃棄の重要性について教育を行うことで、持続可能な慣行が促進されます。電子廃棄物が環境に与える影響と利用可能なリサイクル方法に関する意識を高めることは、関係者に回路基板を適切に廃棄するよう促す上で不可欠です。
クローズドループシステム
クローズドループ型リサイクルシステムは、回路基板から回収された材料を新しい電子製品に再統合することで、廃棄物の発生を削減します。このように、クローズドループ型システムの構築は循環性を促進し、資源が生産サイクル内に留まるようにします。
研究開発への投資
継続的な研究開発の取り組みにより、関係者は PCB リサイクル技術を改善し、より環境に優しいリサイクル プロセスを模索するよう促されます。
PCBリサイクルに関するよくある質問
1) 回路基板はリサイクル可能ですか?
はい、回路基板はリサイクル可能ですが、含まれる材料の多様性を考えると、プロセスは複雑になる可能性があります。回路基板をリサイクルすることで、銅などの貴重な金属を抽出でき、十分な純度で再利用できます。
2) 回路はどのようにリサイクルされますか?
回路基板のリサイクルは、回路基板から貴重な金属を抽出し、電子廃棄物の環境への影響を軽減する複数のステップからなるプロセスです。このプロセスは、回路基板を分解し、CPU、RAM、コネクタなどのデバイスから貴重な部品を取り外すことから始まります。
その後、基板は細かく破砕され、磁気選別や渦流選別などの選別技術によって金属と非金属に分離されます。回収プロセスの後、リサイクル業者は金属を精製し、新しい電子機器の製造に再利用します。
3) 回路基板をリサイクルするための資金はありますか?
はい、処理量と効率次第ではプリント基板のリサイクルから収益を上げることができます。ただし、得られる利益は回収された金属(金や銅など)の市場価格に左右されます。高品質の基板は、低品質の基板よりも多くの利益を生み出します。
4) 古い回路基板をどう活用するか?
古い回路基板は、リサイクル、販売、寄付、DIYプロジェクトでの再利用など、様々な方法で有効活用できます。電気部品を買取している企業もあり、販売することで少しの利益を得ることもできます。
古い回路基板はDIYプロジェクトに最適な素材です。古い回路基板から、ジュエリー、ギターピック、文房具ホルダーなど、日用品を作ることができます。
5) 回路基板は環境に優しいですか?
いいえ、プリント基板の従来の製造・廃棄プロセスを考えると、環境に優しいとは言えません。廃棄されると電子廃棄物が発生し、環境や人体に害を及ぼす汚染物質の発生につながるという、世界的に深刻な問題となっています。
PCBのリサイクルや回路基板の製造における生分解性材料の使用は進んでいるものの、PCBの環境への配慮は部分的にしか進んでいません。環境への影響を軽減するには、さらなる研究が必要です。
6) 電子回路のどのコンポーネントがリサイクルできますか?
電子回路のいくつかの部品はリサイクル可能であり、電子廃棄物を最小限に抑え、資源を節約できます。回路基板では、銅、銀、金などの金属がリサイクルされることがよくあります。
電子機器に使用されているプラスチックやガラスは、リサイクルして再利用することができます。これらの材料に加えて、電子回路には抵抗器、コンデンサ、スイッチなどのリサイクル可能な部品が含まれています。
結論
PCBリサイクルは環境保護に不可欠なプロセスです。環境への影響を最小限に抑えながら、プリント基板から貴重な材料を回収することを目的としています。これらの金属を回路基板から抽出するには、物理的、化学的、熱処理など、いくつかのリサイクル方法があります。
これらの技術により、リサイクル業者は電子機器廃棄物から資源を再利用することができ、電気製品製造プロセスに必要な追加の材料を採掘・抽出する必要がなくなります。したがって、回路基板のリサイクルは、環境負荷を克服するための非常に貴重な技術です。