Um das US-amerikanische Gesetz zur Energieunabhängigkeit und -sicherheit sowie die EU-Ökodesign-Richtlinie zu erfüllen, wurden künstliche Beleuchtungssysteme von Glühlampen auf Energiesparlampen (CFLs) und LEDs umgestellt, um Energie zu sparen und Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Im Vergleich zu herkömmlichen Glühlampen können neue Glühlampen wie Energiesparlampen (CFLs) und Leuchtdioden (LEDs) 70-85% des Energieverbrauchs einsparen und ihre Lebensdauer erheblich verlängern, sodass sie als Technologie mit angesehen werden großes Energieeinsparungspotential. Diese neuen Glühbirnen sind jedoch wesentlich komplexer als herkömmliche Glühbirnenkonstruktionen mit potenziellen nachteiligen Auswirkungen auf die Umwelt, sogar vergleichbar mit Unterhaltungselektronik. Die CFL- und LED-Komponenten enthalten mehr Metall. Diese Komponenten können sich möglicherweise auf die Umwelt auswirken, wenn sie unsicher sind. Benötigen sie besondere Vorschriften, wenn sie ihr Arbeitsleben erreichen, müssen sie verworfen werden? Seong-RinLim et al., "Environ. Science and Technology", veröffentlichten diesen Monat (Environ.Sci.Technol.) Einen Artikel "Die möglichen Umweltauswirkungen von LED: Metallressourcen oder giftige gefährliche Abfälle".
Sie kombinierten Umwelt- und Ressourcenbewertungen in drei Bereichen integrierter Glühlampen (gewöhnliche Glühlampen, LED- und Energiesparlampen). Energiesparlampen verbrauchen mehr Wismut, Kupfer (hauptsächlich für Spulen und Leiterplatten), Eisen, Blei (Leiterplatten und Lot), Quecksilber (spiralförmige Energiesparlampen), Phosphor, Antimon (Fluoreszenz) und Zink (schutzbeschichtet) stehlen). LED-Lampen benötigen mehr Aluminium (Kühlkörper), Germanium (LED-Chip), Germanium, Chrom (Edelstahl), Kupfer (Spule), Gallium (LED-Chip), Gold (LED-Draht), Eisen, Blei (Leiterplatte), Phosphor, Silber (reflektierende Beschichtung) und Zink (Schutzschicht). Glühlampen bestehen nur aus Wolfram (Filament) und Nickel. Daher ist es sehr wichtig, die Energie in den Energiesparlampen und LED-Lampen zu recyceln. Die Abfallbewirtschaftungsrichtlinien für Energiesparlampen und LED-Lampen sollten das Recycling-System des Herstellers für Altlampen oder das „Pfand-Rückerstattungssystem“ umfassen. Markieren Sie außerdem die potenzielle Gefahr für das Produkt und geben Sie es in das richtige System zum Sortieren und Recyceln von Abfällen, um zu vermeiden, dass es in den normalen Hausmüll geworfen wird. Das DesignfortheEnvironmentProgram (DfE) ist ein Projekt, das 1992 von der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde entwickelt wurde, um Umweltverschmutzung und das Risiko der Verschmutzung von Mensch und Umwelt zu verhindern. DfE verlangt, dass Umweltqualitätsaspekte innerhalb des Produktlebenszyklus während des Konstruktionsprozesses berücksichtigt werden, vom Materialmanagement über das Recycling bis hin zum Recycling, um die Umweltbelastung zu verringern. Das Waste Toxicity Characteristic Dissolution Procedure (TCLP) ist eine Testmethode der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde, die den Prozess des Eindringens in das Grundwasser durch Landauflösung in einer Deponie simuliert. Nach den obigen Tests wurde festgestellt, dass LED-Lampen Gold, Silber, Wismut und Kupfer benötigen, die einen um zwei Größenordnungen höheren Energieverbrauch als Glühlampen und einen 2- bis 5-mal höheren Energieverbrauch als Energiesparlampen aufweisen.
Bei Energiesparlampen ist Kupfer das Material, das einen wesentlichen Einfluss auf den Ressourcenverbrauch hat. Silber und Gold sind seltene Metalle und werden auch als Materialien für Ressourcenkrisen in der Europäischen Union aufgeführt. Obwohl das Kupfer in den USA noch nicht das Krisenniveau erreicht hat, ist bei den Energiesparlampen und LEDs die Kupfermenge sehr hoch, was für andere Metallmaterialien 1-6 Größenordnungen entspricht, und die Entwicklung ist auch besorgniserregend. Der häufigste Metallgehalt in LED-Lampen ist Aluminium, Tantal, Chrom und Gallium, die nicht wesentlich zum Ressourcenverbrauch beitragen. Hierbei ist zu beachten, dass die globalen Galliumreserven zwar als beträchtlich für die Berücksichtigung von Versorgungsrisiken eingestuft werden, jedoch immer noch als krisengefährdendes Material eingestuft werden, da Gallium nur als Nebenprodukt bei der Behandlung von Bauxit anfällt und Zinkerz. . Im Gegenteil, obwohl sie auch Seltenerdelemente sind, ist es unwahrscheinlich, dass sie ein Krisenmaterial darstellen, da es auf der Welt immer noch reichlich vorhanden ist und die Menge an Strontium sehr gering ist. Wenn LEDs und Energiesparlampen die Glühbirnen bei der gegenwärtigen Geschwindigkeit weiterhin ersetzen, wird dies zu einem erheblichen Ressourcenverbrauch führen, da die Versorgung mit Gold-, Silber-, Antimon- und Kupferressourcen unzureichend ist. Da Gold eine niedrige elektrische thermische Impedanz aufweist, wird es hauptsächlich zum Verbinden der Drähte der Elektroden im LED-Chip verwendet. Silber ist ein ausgezeichnetes reflektierendes Beschichtungsmaterial für LEDs. ist das Kernmaterial von LED-Chips. Kupfer wird in LEDs und Energiesparlampen für Spulen und Leiterplatten verwendet. In DfE sind diese Hilfskomponenten (nicht die Beleuchtungstechnologie selbst) daher vielversprechend für die Nachrüstung und Innovation, um ihren Metallgehalt zu verringern, ebenso wie in der Informations- und Kommunikationsindustrie Glasfaserkabel Kupferkabel ersetzen.
Weitere Beispiele für erfolgreiches DfE in tatsächlichen Produkten finden Sie auf der US-amerikanischen EPADfE-Website. Neben der Nachrüstung der Komponententechnologie sollten auch Recyclingtechnologien und Managementstrategien befolgt werden, um sicherzustellen, dass in LEDs und Energiesparlampen zurückgewonnene Edelmetalle dem Recycling zugeführt werden können. In den bestehenden Vorschriften der US-Bundesregierung und der kalifornischen Regierung, der Anwendung von Methoden zur Bewertung der Auswirkungen auf den Lebenszyklus und der Gefährdung, um zu beurteilen, ob diese Zwiebelprodukte als gefährlicher Abfall eingestuft werden können. Der auf dem Lebenszykluseffekt basierende Ansatz unterscheidet sich von der konventionellen Ökobilanz (LCA), bei der das toxische Potenzial von Elementen in der Ökobilanz quantifiziert wird. Sowohl Energiesparlampen als auch LED-Lampen können als gefährlicher Abfall eingestuft werden, da das Blei, das verloren gehen kann, extrem hoch ist (132 mg / L bzw. 44 mg / L, während die Sicherheitsstandards 5 betragen) und einen hohen Kupfergehalt (111000) aufweist mg / kg und 31600 mg / kg, und der Sicherheitsstandard ist 2500), Blei (3860 mg / kg für CFL-Glühlampen, 1000 für Sicherheitsstandards) und Zink (34500 mg / kg für CFL-Glühlampen, 5000 für Sicherheitsstandards), während es sich um Glühlampen handelt nicht gefährlich. von. Es ist zu beachten, dass bei den Ergebnissen der CFL-Lampe der Quecksilberdampf der Lampe nicht berücksichtigt wurde und während der Vorbereitung der experimentellen Probe keine Erfassung durchgeführt wurde. Im Vergleich zu Glühlampen haben Energiespar- und LED-Lampen ein hohes Potenzial für Ressourcenverarmung und Toxizität, hauptsächlich aufgrund ihres hohen Aluminium-, Kupfer-, Gold-, Blei-, Silber- und Zinkgehalts. LEDs haben das höchste toxische Potenzial, hauptsächlich aufgrund des Vorhandenseins von Kupfer und Aluminium, gefolgt von Energiesparlampen, da das Hauptmetall Kupfer ist. Diese Ergebnisse unterscheiden sich von den Ergebnissen des ToxicPotential Indicator (TPI). Die Ergebnisse von TPI zeigen, dass die höchste Toxizität von Energiesparlampen hauptsächlich auf die Einbeziehung von Zink und Kupfer zurückzuführen ist, gefolgt von kupferhaltigen LEDs. Glühlampen enthalten Aluminium, Kupfer und Nickel, aber die Menge ist sehr gering und das Toxizitätspotential gering. Energiesparlampen haben das höchste Potenzial für menschliche Toxizität und Ökotoxizität, gefolgt von LEDs.
Die Toxizität für den Menschen und die Ökotoxizität von Energiesparlampen sind 2,5-mal bzw. 1,3-mal höher als bei LEDs und liegen bei Glühlampen um zwei Größenordnungen. Der relative Beitrag verschiedener Metallelemente im Kolben zur Toxizität und Ökotoxizität beim Menschen wurde untersucht. Zink und Kupfer waren mit 89, 98% bzw. 74-89% am höchsten. Zusammenfassend ist die Umweltbelastung von Energiesparlampen und LED-Lampen 3-26-fach bzw. 2-3-fach höher als die von Glühlampen. Aktuelle Energiesparlampen und LED-Lampentechnologien müssen weiterentwickelt werden, um den Ressourcenverbrauch und das toxische Potenzial insgesamt zu senken.
Eine umfassende Bewertung des Verhältnisses von Nutzen und Kosten legt nahe, dass alternative Materialien aus Sicht des DfE-Lebenszyklus gesucht werden müssen, um den Einsatz von Aluminium, Kupfer, Gold, Blei, Silber und Zink zu minimieren. Ein weiterer Ansatz ist die Entwicklung langlebiger Energiesparlampen und LED-Lampen, die den Verbrauch neuer Ressourcen und die Menge an Abfall reduzieren. Daher sollten wir uns bei der Entwicklung von Beleuchtungsprodukten im Einklang mit den Grundsätzen zum Schutz und zur nachhaltigen Entwicklung neben der Verbesserung der Energieeffizienz auch auf Technologien konzentrieren, die das Risiko und den Gehalt an seltenen Metallen verringern, ohne deren Leistung und Langlebigkeit zu beeinträchtigen. Aus der Sicht der Ressourcenrückgewinnung sind einige der Metalle in den Glühbirnen tatsächlich sehr begrenzt. Es besteht daher ein dringender Bedarf an geeigneten Abfallentsorgungsmaßnahmen oder der Verwendung innovativer Technologien, um den Gehalt an giftigen Substanzen, Metallen oder die Lebensdauer der Lampe zu verlängern.
