Design Life-Cycle
Luca Vallesi
Sas 043 A04
professori Cogdell
6.joulukuuta 2018
RFID-tägin Elinkaarijäte-ja Päästöanalyysi
Radiotaajuustunnisteet, RFID tagit ovat pieniä, kevyitä laitteita, joita käytetään seurantaan. He voivat seurata kaikkea aina eläimistä, tehtaiden tavaroista, lähetettävistä tavaroista ja jopa kierrätyksestä. RFID-tunnisteet toimivat lähettämällä radioaaltoja vastaanottimeen. Koska RFID-tunnisteet voidaan sijoittaa etätunnisteisiin, paperisiin älytarroihin tai kapseloida muovi-tai lasimateriaaliin, ne voidaan sijoittaa mihin tahansa (3). RFID-tunnisteen osat ovat antenni, RFID-siru ja substraatti (3). Substraatti on, jos tunniste on sijoitettu yhteen ja on upotus, paperi etiketti tai kapseli. RFID-siru tekee RFID: stä RFID: n. Se ohjaa, kuinka usein radioaallot lähetetään ja se sisältää muistin, kun aallot lähetetään takaisin tag (3). Aallot itse saada vastaanotetaan ja lähetetään antennin kautta. Antenni on yleensä valmistettu kuparista, alumiinista ja hopeasta (3). RFID-tunnisteita on kahta eri tyyppiä eri tarkoituksiin. Erittäin korkean taajuuden RFID-tunnisteita käytetään lyhyen kantaman aikana, mutta anturi voi poimia erittäin suuren määrän tunnisteita (7). Low frequency tunnisteet toisaalta voidaan poimia anturi pitkän matkan päässä, mutta että lukija keskittyy vain, että tag (7). RFID-tunnisteet auttavat maailmaamme toimimaan tehokkaasti. Nopeus, jolla he voivat seurata ja hallita kohteita, antaa yrityksille mahdollisuuden tuottaa enemmän tuotteitaan. Lemmikit ja rikolliset löydetään nopeammin lyhentämällä aikaa tehtäviin, joita ei teoriassa voisi koskaan suorittaa. RFID-tunnisteiden materiaalin louhinnan ja tuotannon aiheuttamien jätteiden ja päästöjen huolellisen analyysin avulla voidaan havaita, että kielteiset ympäristövaikutukset ovat vähäisiä verrattuna näiden pienten laitteiden yhteiskunnallemme aiheuttamiin positiivisiin sosioekonomisiin vaikutuksiin.
RFID-tunnisteita varten louhitaan useita materiaaleja ja syntyy jätettä, mutta tuotannon vaatiman vähäisen materiaalimäärän vuoksi ympäristövaikutukset ovat melko pienet. RFID-sirun valmistamiseen tarvitaan piitä. Piin tehdastuotanto pitää jätteet minimissä. Valmistajat myyvät sivutuotteita, kuten piidioksidisumutetta, hienorakeista piidioksidia ja kuonaa muille tätä materiaalia käyttäville yrityksille (9). Piin tuotannossa käytetään valokaariuuneja, jotka päästävät pieniä määriä hiukkasia ilmaan (9). RFID-sirussa on anisotrooppinen johtava tahna (ACP), joka mahdollistaa sähkövirtojen kulkemisen sirun läpi. AKT: n pelimerkkinä on nikkeli. Suuri määrä jätettä syntyy nikkelin jalostuksen ja louhinnan kautta. Tämä johtuu siitä, että sulatetut malmit sisältävät vain 1-3 prosenttia nikkeliä (3). Malmissa on muitakin käyttökelpoisia metalleja, mutta suurin osa on käyttökelvotonta materiaalia, jota voidaan vain dumpata. Tämä jäte on kuitenkin myrkytöntä, sillä se on vain kiveä ja käyttökelvotonta orgaanista materiaalia. Seuraavaksi antenniin tarvitaan kuparia. Kupari luo suuria määriä sivutuotteita. Sivutuotteet, kuten rikkihappo, kulta, hopea ja muut jalometallit, otetaan talteen ja myydään voitolla (2). Muut sivutuotteet, kuten kaivostoiminnasta syntyvä ylikuormitus, rikastushiekat ja sulattamisesta syntyvä kuona, ovat kaikki jätettä (2). Tämä jäte on erityisen vaarallista suurten vaarallisten kemikaalien, kuten lyijyn ja arseenin (2), vuoksi. Nämä kemikaalit aiheuttavat vakavan uhan ympäröivälle alueelle ne vapautuvat (2). Jotta RFID-siru ja antenni pysyisivät yhdessä, tarvitaan liima. Liima on valmistettu polyuretaanista. Polyuretaanin valmistuksessa syntyy hyvin vähän jätettä. Koska polyuretaani on ihmisen valmistama materiaali, tuotantoa voidaan ohjata vain ostamaan oikea määrä käynnistysmateriaaleja ylimäärän estämiseksi. Polyuretaanin muodostamiseksi polyoli ja di-isosyanaatti sekoitetaan säiliössä ja lähetetään lämmönvaihtoon (5). Lämmönsiirto on sähköinen, mikä minimoi kasvihuonekaasupäästöt (5). Lämmönvaihto aiheuttaa sen, että kemikaalit reagoivat muodostaen tilan, jota tarvitaan, tässä tapauksessa liiman (5). Tämä ei aiheuta jätettä, lukuun ottamatta vesihöyryä ja ylimääräisiä käynnistysmateriaaleja, jotka eivät reagoineet liiman muodostamiseen (5). Seuraavaksi tarvitaan n-butyyliakrylaattia kytkemään siru ja antenni substraattiin. N-Butyyliakrylaatti muistuttaa polyuretaania, sillä molemmat tuottavat vain vähän jätettä. Yksi akrylaatin valmistuksen sivutuote on vesi (8). Akrylaatin valmistus on erittäin tehokasta muuntamalla 96,3 prosenttia kaikesta tuotantoon laitetusta akryylihaposta ja 100 prosenttia n-butanolista (8). Akryylihapon jäännös 3,7 prosenttia käytetään uudelleen toisessa n-butyyliakrylaattierässä (8). Substraatti on valmistettu polyeteenitereftalaatista (PET). Tällä on myös hyvin vähän sivutuotteita. Tärkein PET: n valmistuksen sivutuote on vesi (4). PET: n tuotannossa käytetään lämmön sijasta imureita ja painetta (4). Tämä poistaa kaikki kaasumaiset sivutuotteet, joita kemikaalien kuumentaminen voi aiheuttaa. Ainoa muu sivutuote olisi ylimääräinen monoetyleeniglykoli, tereftaalihappo ja dimetyylitereftalaatti; kolme lähtöainetta (4). Kaiken kaikkiaan RFID-tunnisteen valmistukseen tarvittavien materiaalien louhinnan ja valmistuksen jäte on vähäistä. Tämä johtuu suurelta osin RFID-tunnisteen rakentamiseen tarvittavien materiaalien vähäisestä määrästä. Suurin osa näistä materiaaleista tuottaa vain vähän tai ei lainkaan jätettä, ja niistä, jotka tekevät, vain muutamia sivutuotteita voidaan luokitella jätteeksi. Kun nämä materiaalit on uutettu ja käsitelty, ne lähetetään RFID-tunnistetehtaisiin ja tunnisteiden valmistus alkaa.
tuotantoprosessin RFID-tunniste luo lähes mitään jätettä vielä käyttää suuria määriä sähköä, joka voi aiheuttaa suuria päästöjä. Materiaalien kuljettaminen tehtaalle vapauttaa eri määriä jätettä useiden tekijöiden perusteella. Jos lähde-aineita on kauempana RFID-tehdas, sitten suuremman määrän kasvihuonekaasuja vapautuu ilmakehään. Tyyppi liikenne voi myös vaikuttaa määrä kaasua ilmakehään. Veneitä ja lentokoneita lähtö huomattavasti enemmän kasvihuonekaasuja kuin junat tai autot. RFID-tunnisteiden tuotantoprosessin ensimmäinen osa on sirun valmistus. Tähän tarvitaan piitä ja nikkeliä. Tämä aiheuttaa kohtuullisen määrän jätettä, koska pii on leikattava, jotta voidaan tehdä yksittäisiä siruja (3). Tämä prosessi käyttää suuria määriä sähköä ja riippuen siitä, mitä sähköntuotannon lähdettä käytetään, vapautuu suuria määriä kasvihuonekaasuja. Kun hake on leikattu pois, nikkeli-Aktia laitetaan Piille. Näin syntyy pieniä määriä jätettä, koska nikkeliä kuumennetaan vain tarvittava määrä, jotta se olisi tarpeeksi muokattavaa lastuille (3). Nikkelin lämmityksessä käytetään myös sähköä ja tuotetut päästöt riippuvat siitä, millainen sähköntuotanto on lähimpänä tehdasta. Seuraavaksi raakakupari on muotoiltava antenniksi. Jos kupari toimitetaan levynä, sähköä tarvitaan vain laserleikkurin (1) virransyöttöön. Jos kuparia tulee muissa muodoissa, sitä on kuumennettava, puristettava ja sitten se voi mennä laserleikkuriin (1). Riippuen siitä, millaista materiaalia tehdas päättää käyttää, he voisivat käyttää paljon enemmän sähköä, joka johti enemmän päästöjä. Tästä prosessista ei synny fyysistä jätettä, koska kupari, josta ei tule varsinaista antennia puristimen jälkeen, voidaan käyttää uudelleen muille antenneille tai se voidaan myydä muille valmistajille. Seuraavaksi antenni ja siru laitetaan yhteen polyuretaanilla. Polyuretaani kiinnitetään tarkoilla roboteilla, jotka minimoivat liiman käytön ja hankkiutuvat eroon fyysisestä jätteestä (1). Tämä kuluttaa kuitenkin paljon sähköä. Päästöt riippuvat siitä, missä tehdas sijaitsee ja mikä sähköntuotanto tuottaa tehtaalle energiaa. Seuraavaksi substraatti on valmisteltava. Lemmikki saapuu sipseinä. Se on sulatettava, jotta se voidaan tehdä substraatiksi (1). Neste työnnetään rullan läpi, joka tekee kuivuessaan materiaalista hyvin ohuen (1). Sen jälkeen Alustan leikkaamiseen käytetään laserleikkuria. Tästä prosessista ei synny fyysistä jätettä, koska jäljelle jäänyt lemmikki voidaan sulattaa uudelleen ja käyttää uudelleen. Lemmikin sulattamiseen käytetään sähköuunia. Tämän jälkeen robotit johdattavat sen substraatille ja asettavat siru-ja antennikokoonpanon alustalle (1). Päästöt määräytyvät jälleen kerran sen mukaan, millaista sähköntuotantoa tehdas käyttää. Tämän jälkeen RFID-tunniste on valmis. Kuljetuksen päästöt riippuvat siitä, kuinka pitkälle tuote kulkee. Jos ostaja on toisella puolella maailmaa, päästöt ovat paljon suuremmat kuin jos merkki lähetetään maan sisällä. Käytettäessä RFID-tunnisteita ei yleensä voida ylläpitää, mutta ne kierrätetään erittäin tehokkaasti.
RFID-tägeillä on korkea kierrätettävyys sekä helppo jätehuolto käytön jälkeen, mikä johtaa mahdollisimman vähäisiin ympäristöhaittoihin. RFID-tunnisteen käytön aikana, jos RFID-tunniste rikkoutuu, koko tunniste korvataan, koska se on paljon helpompaa kuin yhden pienen osan korvaaminen tunnisteella. Tunnisteen käyttöaika on lyhyt, sillä kun jäljitettävä kohde pääsee määränpäähänsä, tunniste heitetään pois. RFID-tägien uudelleenkäytettävyys on vähäistä, koska useimmat RFID-tägit on sijoitettu paperilapussa lähetettäviin tuotteisiin ja ne menevät kierrätykseen, kun ihmiset saavat paketin (7). Tunnisteita, jotka menevät eläviin organismeihin tai niiden päälle, voidaan kuitenkin yleensä käyttää uudelleen, kun ne irtoavat tai jos ne otetaan pois (7). Monet RFID-tunnisteiden sisältämistä materiaaleista voidaan kierrättää. Ainoita materiaaleja, joita ei kierrätetä, ovat sirun liimat (7). Sirun nikkeli, sirun pii, antennin kupari ja substraatti voidaan kuitenkin kaikki käyttää uudelleen (7). Tätä varten tunniste jaetaan siruun, antenniin ja alustaan (7). Antennin kupari sulatetaan ja lähetetään muihin tehtaisiin kuparijohtoja, kuparilevyjä tai jopa RFID-antenneiksi (7). Alusta on myös helppo kierrättää, sillä se voidaan myös sulattaa PET: n (7) perusmateriaalin palauttamiseksi. Aivan kuten kupari, se voidaan myydä muille yrityksille, jotka haluavat PET, tai se voidaan käyttää uudelleen enemmän Alustan (7). Nikkeli on vaikein kierrätettävä materiaali, koska se sulatetaan piin päälle. Nikkelin saamiseksi koko siru sulatetaan ja sitten sulanut nikkeli erotetaan piistä sen eri tiheyksien vuoksi (7). Erottelun jälkeen nikkeli jäähdytetään ja lähetetään tehtaisiin. Pii myös jäähdytetään ja lähetetään tehtaisiin sen sulamisen jälkeen. Kaikkien näiden materiaalien osalta on käsiteltävä suuri määrä RFID-tunnisteita, jotta saadaan kannattava määrä materiaaleja, koska if RFID-tunnisteiden sisällä on vähän materiaaleja (7). Tämä koskee erityisesti nikkeliä. Liimat ovat komponenttien sulamisesta syntyvää jätettä (7). Koska liimaa on kuitenkin erittäin pieniä määriä, siitä aiheutuu vain vähän jätettä. RFID-tunnisteiden jätehuolto on erittäin helppoa. Koska lähes kaikki RFID-tunnisteiden sisällä olevat materiaalit voidaan kierrättää, RFID-tunnisteet voidaan hävittää roskakoriin (7). Tämä mahdollistaa sen, että suuri osa RFID-tunnisteen valmistukseen käytetyistä alkuperäisistä materiaaleista ei mene hukkaan ja että niitä käytetään uudelleen, mikä johtaa vähäisiin jätteisiin ja päästöihin.
RFID-tunnisteen vaikutus maailmassamme on vaikuttava, kun otetaan huomioon niiden tuottamat vähäiset jätteet ja päästöt, jotka johtavat vähäisiin ympäristövahinkoihin. Suurin osa RFID-tunnisteiden tuotannosta aiheutuvista päästöistä johtuu niiden valmistamiseen tarvittavasta suuresta sähkömäärästä. Materiaalin kokonaiskäyttö on melko vähäistä, minkä vuoksi myös louhinnasta aiheutuva jäte on vähäistä. Lisäksi koska suurin osa materiaaleista voidaan kierrättää, tuloksena on erittäin vähän jätettä, joka syntyy merkin koko elinkaaren aikana.
Teoksen Viitattu
1. Baba, Shunji ym. Radiotaajuustunniste (RFID) ja sen valmistustapa
2. Cavette, Chris. ”Tessu.”Miten tuotteet valmistetaan, www.madehow.com/Volume-4/Copper.html
3. ”RFID-tunnisteiden rakentaminen – RFID-siru ja antenni.”RFID4U, rfid4u.com/rfid-basics-resources/dig-deep-rfid-tags-construction
4. ”Polyeteenitereftalaatin (PET) tuotanto-ja valmistusprosessi.”Trusted Market Intelligence for the Global Chemical, Energy and Fertilizer Industries, 6 Marraskuu. 2007, www.icis.com/resources/news/2007/11/06/9076427/polyethylene-terephthalate-pet-production-and-manufacturing-process/
5. ”Polyuretaani.”Miten tuotteet valmistetaan, www.madehow.com/Volume-6/Polyurethane.html
6. Roberti, Mark. ”Kysy Asiantuntijafoorumilta.”Mistä materiaaleista RFID-tunnisteet valmistetaan? – Kysy asiantuntijoilta – RFID Journal, www.rfidjournal.com/blogs/experts/entry?11066
7. Schindler, Helen Rebecca ym. ”SMART TRASH: Study on RFID tags and the recycling industry.” (2012)
8. Sert, Emine ja Ferhan Atalay. ”n-Butyyliakrylaatin valmistus esteröimällä Akryylihappoa n-Butanolilla yhdistettynä Pervaporaatioon.”Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, Elsevier, 30 Apr. 2014, www.tiedettä suoraan.com/science/article / pii / s0255270114000865
9. ”Silicon.”Miten tuotteet valmistetaan, www.madehow.com/Volume-6/Silicon.html
10. Wise, Edmund Merriman ja John Campbell Taylor. ”Nikkelin Käsittely.”Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 5.9. 2013, www.britannica.com / teknologia / nikkelinjalostus
Charles Ringham
Sas 043
professori Cogdell
6.12.2018
RFID-tagien Energiakierto
Radiotaajuustunnistusta (RFID) käytetään yleisesti nykymaailmassa aina reaaliaikaisesta seurannasta kodin Lemmikkien haketukseen, mikäli ne katoavat. Oletko kuullut Amazonin kassattomasta kaupasta? Ne toimivat vain RFID: n takia. RFID koostuu kahdesta osasta, tunnisteesta ja lukijasta, jotka toimivat käsi kädessä: lukija skannaa tunnisteen. Tunnisteita on kahdenlaisia: aktiiviset, jotka käyttävät Mikrosirua tietojen lähettämiseen takaisin lukijalle; ja passiiviset, jotka ovat vain luettavissa. Passiiviset sirut vaihtelevat vain muutaman metrin, mutta ne eivät tarvitse virtalähdettä; ne saavat voimansa lukijan sähkömagneettisista aalloista. Passiiviset RFID-tunnisteet ovat tavallaan viivakoodien kaltaisia, mutta ne ovat paljon tehokkaampia, koska ne eivät anna omaa signaalia, niiden tarvitsee vain olla lukijan lähellä. Yksi esimerkki tästä on kassattoman kaupan ovesta ulos Käveleminen, uloskäynnillä on lukijoita, jotka skannaavat passiiviset tunnisteet jokaisesta tuotteesta, joka asiakkaalla on mukanaan, ja sitten heidän tilinsä laskutetaan automaattisesti. Kohteiden tunnisteet eivät lähetä lukijoille omia tietojaan. Aktiivinen RFID on paljon suurempi kantama, ulottuu satoja metrejä, ja vaativat virtalähteen. Näitä käytetään yleisesti pakettien seurantaan laitoksissa, sillä lukija voi pingata aktiivisen tunnisteen missä tahansa rakennuksessa ja saada sijainnin. Kaiken kaikkiaan RFID on käytännöllinen ja tehokas, eikä käytä paljon energiaa, ainakaan itse laitteeseen. RFID-tunnisteissa on melko paljon ruumiillista energiaa, mikä tarkoittaa, että valmistusprosessiin käytetään paljon energiaa. Vaikka aktiiviset ja passiiviset RFID-tunnisteet ovat erittäin hyödyllisiä kaikkien erityyppisten tietojen seurannassa, valmistuksessa ja tunnistamisessa, molempien RFID-tunnisteiden tuottaminen vaatii paljon energiaa, mukaan lukien mikrosirujen luominen molemmissa, aktiivisten tunnisteiden paristot ja kuljettaminen kuluttajalle.
sekä passiiviset että aktiiviset RFID-järjestelmät vaativat toimiakseen mikrosiruja (integroituja piirejä), joiden valmistusprosessi on laaja ja vaatii paljon energiaa. Kriittinen metalli, jota tarvitaan mikrosirujen tuottamiseen, on pii, joka on onneksi yksi yleisimmistä alkuaineista maapallolla. Sitä on kuitenkin edelleen louhittava, mikä vaatii paljon energiaa, ja lähde ehtyy hyvin nopeasti (Steadman). Valmistusprosessi vaatii liikaa energiaa Mikrosirua kohti, ja se jakautuu satoihin vaiheisiin. Valmistusprosessin tärkeimmät osat ovat piin puhdistus, oikeiden olosuhteiden ylläpitäminen rakennuksen sisällä ja lopullisen sirun luominen. Jotta nykyaikaisia mikrosiruja voitaisiin valmistaa, käytetyn piin täytyy olla lähes sataprosenttisen puhdasta transistorien hyvin pienen koon vuoksi. Vuonna 2018 transistoreja on yhden senttimetrin neliömäisellä mikrosirulla yhteensä noin kaksi miljardia. Jos piissä on epäpuhtauksia, kuten pölyhiukkanen tai liian suuri pinnan karheus, koko siru epäonnistuu sähköisesti. Jotta tämä erittäin matala-entropinen pii valmistuisi, se täytyy kuumentaa kaksituhattaviisisataa Fahrenheit-astetta uunissa, joka on puhdistettu argonkaasulla, joten ilmaa ei ole. Tämä lämmitys prosessi vaatii valtavia määriä energiaa loppuun, joka vain kasvaa, kun tarve korkeamman puhtauden piin kasvaa edelleen. Seuraavaksi on energia, joka käytetään kiekkojen varsinaiseen tuotantoon sen jälkeen, kun pii on puhtaimmassa muodossaan ja sitä voidaan työstää asianmukaisissa olosuhteissa. Tässä tuotantovaiheessa käytetty energia on 30-40 prosenttia koko tuotantolaitoksen käyttämästä energiasta. Kun pii on puhdasta, se leikataan kaksi kolmasosaa millimetrin paksuisiksi kiekoiksi. Kun ne on leikattu, ne käyvät läpi useita puskuprosesseja vähentääkseen pinnan karheutta alle millimetrin miljoonasosaan. Nyt piirimallit, jotka on suunniteltu tietokoneavusteisella suunnitteluohjelmalla, voidaan syövyttää kiekkoihin fotolitografisella prosessilla, joka koostuu yleensä noin neljästäkymmenestä kerroksesta (Cplai, YouTube). Piikiekot pinnoitetaan kemikaalilla, joka reagoi valoon, ja niiden luomiseen ja puhdistamiseen tarvitaan enemmän energiaa. Tämä prosessi vaatii paljon energiaa, erityisesti koska massamäärä mikrosiruja, joita tuotetaan, moniin eri tarkoituksiin. RFID-tägeissä käytetään mikrosiruja, mutta lähes jokainen elektroninen laite tekee samoin. Lopuksi, viisikymmentä prosenttia kaikesta energiasta, joka menee mikrosirun tuottamiseen, käytetään rakennuksen asianmukaisten olosuhteiden ylläpitämiseen. Rakennusten ilma on rajoitettu enintään sataan osaan kuutiometrissä, koska valmistusvaiheessa ei voi olla hiukkasia, jotka koskettavat piisiruja tai piirimalleja. Tämä näiden olosuhteiden ylläpitoon käytetty energia jakautuu ilmanvaihtoon ja ilmastointiin (Williams). Yhden sentin neliösirun tuottamiseen käytetty sähkö on yhteensä puolitoista kilowattituntia. Kokonaisen kiekon tuottamiseksi luku on lähes kaksituhatta kilowattituntia (Decker). Suurin osa tästä energiasta tuotetaan edelleen polttamalla fossiilisia polttoaineita, mikä on erittäin haitallista ympäristölle ja kestämätöntä. RFID-tunnisteiden tuotantoprosessi ei kuitenkaan ole läheskään valmis, sillä aktiiviset tunnisteet vaativat vielä paristoja.
toisin kuin passiiviset RFID-tunnisteet, jotka saavat energiansa vain lukijalta, aktiiviset RFID-tunnisteet vaativat paristoja tukemaan niiden paljon laajempaa kantamaa ja ominaisuuksia. Vaikka akut ovat viime vuosina tehostuneet, niiden valmistusprosessi vaatii paljon energiaa. Suurin osa tästä energiasta tulee litiumin louhinnasta, joka on nykyaikaisten litiumioniakkujen keskeinen komponentti. Tämäntyyppisiä akkuja käytetään monenlaisissa tuotteissa, kuten älypuhelimista sähköautoihin. Briineistä eli suolapitoisista, pintaan pumpattavista vesistä voidaan erottaa raakaa litiumia, josta vesi haihtuu muutaman kuukauden aikana. Monia suoloja jää yli, litium on yksi myöhemmistä. Suolapitoisten vesien pumppaaminen pintaan vaatii paljon energiaa, jota tehdään ympäri maailmaa, eniten Australiassa ja Etelä-Amerikassa (Foehringer). Kun raaka litium on louhittu, se on jalostettava litiumkarbonaatiksi käytettäväksi akuissa ja muissa tuotteissa, mutta tämä vaatii enemmän energiaa kuljetukseen. Akun luomiseksi tarvitaan muita harvinaisia metalleja, kuten kobolttia, nikkeliä ja grafiittia, joiden uuttaminen vie paljon enemmän energiaa, varsinkin kun lähteet ovat ehtyneet ja syvempiä kaivoksia on luotava. Sitten kaikki nämä materiaalit täytyy koota yhteen litiumionikennon valmistamiseksi, ja monet kennot menevät valmiiseen akkuun koosta riippuen. Näitä valmistetaan suurissa tehtaissa, koska niillä on kaikenlaisia sovelluksia, ja nämä tehtaat tarvitsevat paljon sähköä toimiakseen. Niitä ei tarvitse pitää yhtä puhtaina kuin mikrosirun valmistuslaitoksia, mutta koneisto vaatii paljon virtaa toimiakseen. Jälleen tämä prosessi koskee monia eri tuotteita, mutta aktiiviset RFID-tunnisteet vaativat näitä paristoja ja niiden on osallistuttava suureen energiaa kuluttavaan valmistusteollisuuteen. Kun mikrosirut ja paristot on tuotettu, RFID-tunnisteet voidaan koota. Tämä tapahtuu jälleen tehtaiden sisällä, mikä lisää niihin laitettavan energian ja sähkön kokonaismäärää. Sähkön osalta suurin osa tähän mennessä luetelluissa prosesseissa käytetystä sähköstä tuotetaan useimmiten uusiutumattomista lähteistä, kuten kivihiilen tai fossiilisten polttoaineiden poltosta. Näistä polttoaineista käytetään enemmän energiaa massiiviseen öljyn – ja kivihiiliteollisuuteen. Sitten näiden polttoaineiden polttaminen johtaa vain noin neljänkymmenen prosentin tehokkuuteen, mikä johtaa valtavaan energian (potentiaalisen sähkön) menetykseen lämmölle. Uusiutuvista lähteistä, kuten tuuli-ja aurinkoenergiasta, tuleva sähkö vaatii vielä paljon energiaa tuuliturbiinien tai aurinkopaneelien tuottamiseen. Aurinkosähkökennot vaativat tuottaakseen harvinaisia metalleja, eikä niillä myöskään ole kovin suurta tehokkuutta, mikä lisää entisestään kulutettua energiaa, jota ei käytetä suoraan RFID-tunnisteiden valmistuksessa.
viimeinen energiaintensiivinen vaihe RFID-tunnisteiden luomisprosessissa on materiaalien, lopputuotteiden ja energiankäytön kuljetus niiden elinkaaren aikana. Suuri osa maakuljetuksista koostuu tällä hetkellä bensiini-tai dieselkäyttöisistä ajoneuvoista. Kuten aiemmin mainittiin, nämä materiaalit on kerättävä maan alta ja vaativat paljon energiaa tehdä niin. Raakaöljyn on käytävä läpi laajoja käsittelymenetelmiä, jotta siitä tulisi käyttökelpoinen bensiini-tai dieselmoottoreissa, mikä vaatii enemmän energiaa. Lisäksi bensiinimoottorit myös muuntavat polttoaineesta saatavan energian vain noin kolmenkymmenen prosentin tehokkuudella liikkeeksi, jossa loput menetetään lämmölle. Monet tuotteet kuljetetaan myös pitkiä matkoja lentokoneilla, mikä lisää fossiilisten polttoaineiden kulutusta ja polttamista. Kun lopputuotteet ovat saapuneet määränpäähänsä, ne vaativat vielä jonkin verran energiaa toimiakseen, sillä suurin osa energiankulutuksesta on upotettu. Aktiivisissa tageissa olevat akut on ladattava, mutta se on hädin tuskin verrattavissa muuhun prosessiin käytettyyn energiaan. Sekä aktiivisten että passiivisten tägien lukijat eivät myöskään vaadi paljon energiaa,vain pistorasiaan tarvitaan. Myyntipisteisiin toimitettu sähkö tulee kuitenkin edelleen pääosin fossiilisten polttoaineiden poltosta.
yleisesti ottaen alhainen hyötysuhde monissa valmistusprosesseissa saa RFID-tunnisteen tuottamiseen tarvittavan kokonaisenergian kasvamaan dramaattisesti. Kukin kolmesta pääkomponentista, mikrosirun ja akkujen valmistus sekä kuljetus, vaativat erittäin suuria määriä energiaa sekä materiaalien keräämiseen että tehtaiden pyörittämiseen. Akkukeston vuoksi aktiivisten RFID-tunnisteiden käyttöikä on noin kolmesta viiteen vuotta (Smiley). Ne ovat liian pieniä akun korjaamiseen tai lataamiseen, joten ne vaihdetaan usein. Tämä on suunnilleen sama määrä aikaa, että tietokoneen siru menee vanhentunut, mikä tarkoittaa prosessin on edelleen tehdä uusi siru, lisää edelleen energiankulutusta. Toisaalta passiivisissa RFID-siruissa ei ole akkuja, joten niiden elinikä on määrittelemätön ja teoriassa ääretön, eikä niiden toiminta vaadi enempää energiaa lukijalta. Lopuksi, päällisin puolin näyttää siltä, että RFID-tunnisteet ovat erittäin vähäenergisiä kokonsa vuoksi ja sen vuoksi, kuinka vähän tehoa ne tarvitsevat toimiakseen, mutta sulautettu energia ylittää sen, mitä useimmat ihmiset edes ajattelevat ottaa huomioon. Sen lisäksi, että mikroprosessorien ja akkujen valmistusprosessit vaativat paljon sähköä, sähkö tulee enimmäkseen fossiilisten polttoaineiden keräämisestä ja polttamisesta tai uusiutuvien energialähteiden tuotannosta, joiden tuottamiseen tarvitaan myös paljon energiaa.
bibliografia
Argyrou, Marinos, et al. UHF RFID-lukijoiden energiankulutuksen ymmärtäminen matkapuhelinten Tunnistussovelluksiin. Edinburghin yliopisto, homepages.inf.ed.ac.uk/mmarina/papers/wintech12.pdf
Bonsor, Kevin ja Wesley Fenlon. ”Miten RFID toimii.”HowStuffWorks, 5.11. 2007, electronics.howstuffworks.com/gadgets/high-tech-gadgets/rfid.htm.
cplai. ”Miten piikiekkoja ja Tietokonesiruja tehdään?”YouTube, YouTube, 5.3. 2008, www.youtube.com/watch?v=aWVywhzuHnQ
Decker, Kris. ”Digitaalisen teknologian Hirviöjalanjälki.”LOW-TECH MAGAZINE, 16. kesäkuuta 2009, www.lowtechmagazine.com/2009/06/embodied-energy-of-digital-technology.html
Foehringer, Emma. ”Litiumioniakkujen tuotanto on kasvussa, mutta millä hinnalla?”Greentech Media, Greentech Media, 20.9. 2017, www.greentechmedia.com / articles/read / lithium-ion-battery-production-is-surging-but-at-what-cost#gs.RQKHzYA.
Handy, Jim. ”Miksi Tietokonesirut Ovat Niin Kalliita?”Forbes, Forbes-Lehti, 30.4. 2014, www.forbes.com/sites/jimhandy/2014/04/30/why-are-chips-so-expensive/#3b47227279c9.
Nilsson, Björn & Bengtsson, Lars & Wiberg, P.-A & Svensson, Bertil. (2007). Protokollat Aktiivinen RFID-energiankulutus näkökohta. 41 – 48. 10.1109 / SIES.2007.4297315.
RFID, tähti. ”Star RFID valmistusprosessi.”YouTube, YouTube, 2.4. 2014, www.youtube.com/watch?v=BJeZZS9-xHY.
Smiley, Suzanne. ”RF fysiikka: miten energia virtaa RFID-järjestelmässä?”RFID Insider, 30.3. 2018, blog.atlasrfidstore.com/rf-physics
Steadman, Ian. ”Kiina Varoittaa, Että Sen Harvinaiset Maametallit Ovat Loppumassa.”WIRED, WIRED UK, 4.10. 2017, www.wired.co.uk/article/china-rare-earth-minerals-warning.
tuntematon. ”Tietokonesirujen Elinkaari.”Environmental Literacy Council, enviroliteracy.org/environment-society/life-cycle-analysis/computer-chip-life-cycle/.
tuntematon. ”RFID-tunnisteiden rakentaminen – RFID-siru ja antenni.”Rfid4u, 2018, rfid4u.com/rfid-basics-resources/dig-deep-rfid-tags-construction/.
tuntematon. ”Semiconductor Manufacturing: How a Chip Is Made.”Valmistus | miten siru tehdään, www.ti.com/corp/docs/manufacturing/howchipmade.shtml.
Williams, Eric D, et al. 1,7 kilogramman mikrosiru: energian ja materiaalin käyttö puolijohdekomponenttien tuotannossa. Yhdistyneiden Kansakuntien yliopisto, www.ece.jhu.edu/~andreou/495/Bibliography/Processing/EnergyCosts/EnergyAndMaterialsUseInMicrochips_est.pdf.
Xinqing, Yan ja Liu Xuemei. ”Evaluating the Energy Consumption of RFID Tag Collision Resolution Protocols.” IEEE Xplore, IEEE, 2010, ieeexplore.ieee.org/document/5714503.