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Indústria de eletrônicos altera o clima com novo gás poluente

21/12/2008

nf3

Esforço para tornar indústria de semicondutores mais amistosa ao meio ambiente pode resultar em sérias mudanças climáticas

 

Prachi Patel-Predd,

Scientific American Brasil, 19 de dezembro.

 

As emissões de um gás do efeito estufa, com capacidade 17 mil vezes superior ao dióxido de carbono em aquecer o planeta, estão pelo menos quatro vezes mais elevadas que o estimado. O trifluoreto de nitrogênio (NF3) é usado principalmente pela indústria de semicondutores para limpar as câmaras em que se são produzidos os chips de silício. No passado, a indústria estimava que a maior parte do gás era utilizada durante o processo de limpeza e somente cerca de 2% escapavam para o ar. Mas as primeiras medidas feitas dos níveis de NF3 na atmosfera, publicadas recentemente no Geophysical Research Letters, mostram que as emissões chegam a 16%.

Esses resultados podem não ter repercussões imediatas atualmente, o NF3 contribui com 0,04% para o efeito do aquecimento global gerado pelo dióxido de carbono emitido por fontes como termelétricas à base de carvão e veículos. Entretanto, à medida que aparelhos de TVs LCD se tornam mais comuns em todo o mundo e a emergente indústria de células solares fotovoltaicas se desenvolve, quantidade cada vez maiores desse gás são geradas, pois o NF3 é utilizado na limpeza dos dois produtos.

 

 A produção praticamente dobra a cada ano, observa Michael Prather, químico atmosférico da University of California, em Irvine, que previu, no começo deste ano, que as emissões provavelmente ultrapassariam a quantidade estimada pela indústria, de que somente 2% do gás são liberados para a atmosfera.

 

 Apesar dos efeitos potenciais o gás não é controlado e não se exige das empresas de eletrônicos a manutenção de um histórico da quantidade utilizada ou emitida. “Ninguém realmente sabe quanto NF3 é utilizado, e não sabemos que quantidade está sendo produzida, nem se a taxa de emissão está correta,” argumenta Ray Weiss, geoquímico do Instituto Scripps de Oceanografia, da University of California, em San Diego, que conduz o novo trabalho.

 

 Os valores de emissão divergem dependendo de quem pergunta. A indústria de semicondutores começou a utilizar o NF3, no final da década de 80, como uma alternativa mais ecologicamente correta na limpeza de equipamentos produtores de chips. A fabricação de circuitos integrados envolve o depósito de camadas de materiais, como semicondutores e metais, em um sanduíche de silício. Esses materiais também ficam depositados nas paredes da câmara. Assim, após o assentamento de cada camada, o fluoreto de nitrogênio é bombeado para a câmara, sendo quebrado para liberar átomos de flúor altamente reativos, que limpam as paredes. A Air Products and Chemicals, localizada em Allentown, na Pensilvânia, que produz um terço de todo o NF3 distribuído mundialmente, informa que ela utiliza a maior parte do gás durante o processo e o excedente é armazenado e destruído em um sistema especial de descarte.

  

Mas as condições na produção de chips de silício são desconhecidas, pela falta de regulamentação ou fiscalização, comenta Prather. Os sistemas de descarte podem ser programados para destruir 97% do gás, porém sob condições ideais. “A maioria dos produtores de semicondutores não atinge esse nível, pois tem pressa na produção,” comenta. Os tanques de gás podem ter vazamentos ou serem manipulados erradamente no transporte e distribuição. Além disso, os produtores podem nem estar adotando medidas de controle. “Existe uma cadeia de eventos, por isso não acredito que 2 a 3% de emissão sejam reais.”

 O estudo de Weiss confirmou as preocupações de Prather. A concentração de NF3 na atmosfera é cerca de 0,5 parte por trilhão, dificultando sua medição. Weiss teve que aquecer, destilar e passar as amostras de ar por filtros, para remover gases como dióxido de carbono e criptônio, que podem enganar o detector extremamente sensível. Ele descobriu que foram emitidas aproximadamente 563 toneladas de NF3 em 2006. A partir dessas medidas calculou que as emissões já aumentaram para 620 toneladas em 2008, o que corresponde a 16% das 4 mil toneladas estimadas por Prather para 2008.

 A Air Products acredita que a produção mundial de NF3 atingiu 7.300 toneladas. Atualmente, a companhia está construindo uma instalação com capacidade para 500 toneladas, que elevará o poder de produção da empresa para cerca de 2.400 toneladas em 2009.

As emissões aumentarão à medida que o uso de NF3 aumentar. Embora a câmara para produção de chips seja do tamanho de uma geladeira, as usadas para produzir telas de LCD são do porte de uma van, segundo Steve Pilgrim, diretor global de marketing, em Munique, onde se localiza o Linde Group, que produz NF3. Enquanto isso, milhares de megawatts a serem produzidos por células solares fotovoltaicas estão na linha de montagem. “Para cada megawatt gerado por painéis solares é necessário uma tonelada de NF3 para  limpar o equipamento,” alerta Pilgrim.

 Para resolver o problema algumas empresas estão adotando alternativas para o NF3. A Toshiba Matsushita Display, a Samsung e a LG instalaram sistemas que geram flúor no próprio local, em algumas de suas fábricas de LCD e semicondutores. O sistema, desenvolvido pelo Linde, quebra o ácido fluorídrico em flúor. Isto requer menos energia que a quebra do fluoreto de nitrogênio e não oferece risco de aquecimento global. Entretanto, o sistema demanda custos imediatos com que os pequenos produtores de LCD não estão dispostos a arcar. Qualquer liberação acidental de flúor também pode ser um problema: essa substância é um gás corrosivo e tóxico e, além disso, em altas concentrações, retarda o crescimento de plantas e danificar dentes e ossos.

Prather argumenta que devemos acompanhar de perto as concentrações de NF3 na atmosfera. Deve-se pressionar a indústria de eletrônicos para que informe as emissões. Um bom começo seria incluir o NF3 na lista de gases do efeito estufa a serem regulados pelo Protocolo de Kyoto, que tem como objetivo reduzir a emissão de dióxido de carbono e seis outros gases, atribuindo limites de emissão a países que ratificaram o acordo. “A verdadeira questão é que não temos relatórios internacionais”, argumenta. “Devemos começar imediatamente a informar e medir as emissões e, assim, descobrir se ela é importante ou não.”

 

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