Kestävä kehitys alkaa olla välttämätöntä kaikilla elämänalueilla. Elektroniikan tuotannossa se tarkoittaa esimerkiksi haitallisten materiaalien välttämistä, energiankulutuksen minimoimista ja tuotteen elinkaariajattelun laajentamista.

Merenpinnan noustessa, otsonikerroksen ohentuessa ja lämpötilojen noustessa kestävän kehityksen sosiaalinen tietoisuus on korkeammalla tasolla kuin koskaan aikaisemmin. Nuoret valtaavat kadut perjantaisin Fridays for Future -mielenosoituksissaan vaatien muutosta. Ja vaikka tieto siitä, miten planeetan voi pelastaa yksityisillä toimilla kuten sammuttamalla valot huoneesta poistuessaan, julkista liikennettä käyttämällä tai kierrätyksellä laajenee jatkuvasti, yksi suurimpien muutosta ja vastuullisuutta tarvitsevia alueita on teollisuuden suuret sektorit.

Käytäntöjen, prosessien ja materiaalien muuttuminen tuhansien tuotteiden valmistuksessa on linjassa sen kestävän kehityksen kanssa, jolla voi olla paljon yksilöiden elämässään tekemiä valintoja pidemmälle vieviä positiivisia vaikutuksia. Elektroniikkateollisuudessa kiinnostus vihreään elektroniikkaan ja sen rooliin tulevaisuuden teknologioissa on noussut hurjasti. Mutta mitä kestävä kehitys oikeastaan tarkoittaa elektroniikkateollisuudelle?

Perustaltaan kestävyys ympäristön kannalta on kyky jatkaa prosessia tai käyttäytymistä loputtomiin ilman, että vaarannetaan tulevien sukupolvien kykyä vastata omiin tarpeisiinsa. Elektroniikkateollisuudelle tämä tarkoittaa sitä, että kehitetään ja tuotetaan elektroniikkaa ilman, että käytetään rajallisia resursseja tai vaikutetaan ympäristöön jollakin muualla tavalla, esimerkiksi laitteilla, jotka tuottavat myrkyllisiä jätteitä. Todellisen kestävyyden saavuttamiseksi meidän on pohdittava suunnittelua, tuotantoprosesseja ja tulevaisuuden suunnitelmia – niillä kaikilla on oma roolinsa ja mahdollinen negatiivinen vaikutuksena, joka voidaan kääntää vihreän tulevaisuuden saavuttamiseksi.

Vihreä suunnittelu: tuotteen elinkaaren energia huomioon

Kun kestäviä elektroniikkalaitteita suunnitellaan, perusohjenuoran pitää tähdätä alhaisen energiankulutuksen tavoitteleminen kaikessa siinä energia, jotta tietyn tuotteen valmistaminen vaatii. Tämä ei ole niin yksinkertaista, miltä se kuulostaa. Usein on vaikeaa määritellä tuotteen materiaalien ja komponenttien kokonaisenergian kulutus. On kuitenkin olemassa yleisiä periaatteita, joista voi olla apua:

• Paino
  Usein on niin, että mitä painavampi komponentti on, sitä enemmän energiaa sen valmistaminen kuluttaa. Käyttämällä kevyitä komponentteja tai vähentämällä tarvittavien komponenttien määrää voidaan vaikuttaa positiivisesti tuotteen kokonaisenergiaan. Tämä ei aina pidä paikkaansa ja painoa pitääkin tutkia yhdessä muiden tekijöiden kanssa.
• Monimutkaisuus
  Jotkut komponentit kuten puolijohteet tai integroidut piiri ovat hämmästyttävän monimutkaisia valmistaa ja siksi niillä on keveydestään huolimatta raskas kokonaisenergiankulutus. Yleisenä sääntönä voidaan todeta, että mitä monimutkaisempaa komponentin valmistus ja kokoonpano on, sitä suurempi sen kokonaisenergia.
• Pintaliitos vai läpivienti
  Käyttämällä pintaliitos- eli SMD-komponentteja (Surface Mount Device) voidaan optimoida ja minimoida materiaalien käyttö komponenttien pienen koon takia. Tämä voi olla etu, mutta toisaalta THT-komponentit (Through-hole technology), jotka ovat SMD-komponentteja isompia, vaativat paljon vähemmän energiaa tuotantoprosessilta. Siksi edut ja haitat täytyy punnita tarkkaan kulloisenkin sovelluksen mukaan.

Materiaalien valinnalla on väliä

Käytetyn kokonaisenergian lisäksi on monia muita tekijöitä, jotka pitää ottaa huomioon, kun suunnitellaan kestävää elektroniikkalaitetta. Energiankulutuksen lisäksi laitteella voi olla negatiivinen vaikutus ympäristöön sen tuotannossa käytettyjen materiaalien kautta. Entisaikaan oli yleistä käyttää laajasti lyijyä, elohopeaa, asbestia tai kadmiumia komponentteja suunniteltaessa – tällaista käytäntöä paheksutaan nyt laajasti.

Euroopan Unionin RoHS-direktiivin (Restriction of Hazardous Substance Compliance) vuonna 2006 jälkeen Euroopassa myytävä elektroniikkalaite ei voi sisältää määriteltyjä rajoja enemmän haitallisia materiaaleja, mukaan lukien lyijyä, elohopeaa ja kadmiumia. Tämän sääntelyn ansiosta on voitu minimoida näiden materiaalien vaikutus paitsi ympäristöön myös niille altistuville työntekijöille. RoHS:n kaltaiset mullistavat määräykset pohjustavat edelleen tietä kohti vihreämpää tulevaisuutta.

Elinkaaren pään mahdollisuudet

Tuotteen suunnitteluvaiheessa on erittäin tärkeää pohtia, mitä sille tapahtuu, kun se ei enää täytä tarkoitustaan. Jos tuotteen elinkaarta katsotaan lineaarisesti, suunnittelijan vastuu päättyy, kun tuotetta ei voi enää käyttää. Jos elinkaari nähdään syklisesti, komponenttien käyttökelpoisuus otetaan huomioon jopa laitteen rikkoutuessa. Tämä tuo kestävyyden mukaan elinkaariajatteluun.

Paras tapa varmistaa tuotteen kestävyys on suunnitella laite niin, että sen korjaaminen on aina mukana. Tämä pidentää tuotteen elinkaarta vuosilla hyvin pienellä vaivannäöllä. Helppo tapa mahdollistaa korjaaminen on varmistaa, että tuote on helppo purkaa ja sen osat helppo korvata. Tämä tarkoittaa esimerkiksi, ettei jouduta tekemään juotoksia heikoissa kohdissa.

Kun tuote on korjauskelvoton, sen osia voidaan edelleen käyttää kierrättämällä. Mitä monimutkaisempi tuote on, sitä hankalampaa on pelastaa osia kierrätykseen. Suunnitteluvaiheessa voidaan analysoida sitä, miten tuotteen eri osia tai komponentteja voidaan kierrättää. Kierrätykseen ei ole mitään yleispätevää, universaalia yhtä ratkaisua.

Vihreä tuotanto

Kun laitteen suunnittelu on määritelty, astuu kuvaan sen tuotannon tapa. On olennaisen tärkeää omaksua vihreitä tuotantoperiaatteita kuten uusiutuvien energiamuotojen käyttö, energiatehokkuutta, saasteiden ja kasvihuonekaasujen vähentämistä sekä kierrätystä ja resurssien uudelleenkäyttöä, jotta kokonaisenergiankäyttö saadaan minimoitua ja varmistetaan mahdollisimman pieni ekologinen jalanjälki.

Tässä vaiheessa mukaan astuvat tuotantoketjut valinnat: mistä maista komponentteja toimitetaan keskeisille tuotantolaitoksilla, miten ne prosessoidaan ja sen jälkeen toimitetaan jakelijalle, vaikuttavat energiakustannuksiin. Aina kun se on mahdollista, vihreä tuotanto pyrkii pitämään nämä vaikutukset minimissä. Tässä seurataan yleistä kulutustrendiä: paikallisesti tuotettu on aina parempi ja kestävämpi.

Kohti kirkkaampaa tulevaisuutta

Elektroniikkatuotteet, jotka täyttävät kaikki keskeiset kestävän kehityksen periaatteet ja tuovat alalle innovaatioita, näyttävät tietä kohti vihreän elektroniikan tulevaisuuteen. Kun yritykset alkavat suosia ekoystävällisempiä tuotteita esimerkiksi pienempien energiakustannusten ja kuluttajien vaatimusten takia, alamme ymmärtää mitä kestävyys voi tarkoittaa elektroniikkateollisuudelle.

Kun tutkijat keksivät tapoja käyttää uusiutuvia materiaaleja elektroniikan kehityksessä ja yritykset luovat esimerkiksi modulaarisia puhelimia, joita voidaan päivittää (ylös- tai alaspäin) asiakkaiden tarpeiden mukaan ja uusia liiketoimintamalleja kehitetään jatkuvasti, lähitulevaisuus on jännittävää aikaa seurata elektroniikan kestävyyden lisääntymistä.

Kun kestävän elektroniikan asiantuntijuus leviää laajemmalle, uusien materiaalien esitteleminen ja siirtyminen kohti syklistä taloitta voi toimia perustana vihreälle innovoinnille, joka muokkaa sekä elektroniikkateollisuuden tulevaisuutta että ympäristöä.