USA energiasõltumatuse ja -julgeoleku seaduse ning EL-i ökodisainilahenduse direktiivi täitmiseks on kunstliku valgustuse süsteemid energia säästmiseks ja kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamiseks läinud hõõglampidelt energiasäästlikesse lampidesse (CFL) ja LED-idesse. Võrreldes traditsiooniliste hõõglampidega võivad uued lambid nagu energiasäästlikud lambid (CFL-id) ja valgusdioodid (LED-id) säästa 70–85% energiatarbimisest ja pikendada nende kasutusiga, seega peetakse neid tehnoloogiaks suur energiasäästu potentsiaal. Need uued sibulad on aga palju keerukamad kui traditsioonilised sibulakujundused, millel on potentsiaalne kahjulik mõju keskkonnale, isegi võrreldavad tarbeelektroonikaga. CFL- ja LED-komponendid sisaldavad rohkem metalli. Nendel komponentidel on ebakindluse keskkonnamõju. Kas nad vajavad tööellu jõudes erilisi eeskirju? Seong-RinLim jt, "Environ. Science and Technology" avaldasid sel kuul (Environ.Sci.Technol.) Artikli "LED-i võimalik keskkonnamõju: metallivarud või mürgised ohtlikud jäätmed".
Nad ühendasid keskkonna- ja ressursihinnangud integreeritud lambipirnide kolmes valdkonnas (tavalised hõõglambid, LED-id ja energiasäästlikud lambid). Energiasäästlikud lambid tarbivad rohkem vismutit, vaske (peamiselt mähiste ja trükkplaatide jaoks), rauda, pliid (trükitud juhtmestiku plaadid ja joodis), elavhõbedat (spiraalsed energiasäästlikud lambid), fosforit, antimonit (fluorestsentsi) ja tsinki (kaitsev kattega) teras). LED-pirnid vajavad rohkem alumiiniumi (jahutusradiaator), germaanium (LED-kiip), germaanium, kroom (roostevaba teras), vask (mähis), gallium (LED-kiip), kuld (LED-traat), raud, plii (trükiplaat), fosfor, hõbe (peegeldav kate) ja tsink (kaitsekiht). Hõõglambid on ainult volfram (hõõgniit) ja nikkel. Seetõttu on energiasäästlikes lampides ja LED-lampides väga vajalik energia ringlussevõtt. Energiasäästlike lampide ja LED-pirnide jäätmehoolduseeskirjad peaksid hõlmama tootja poolt kasutuselt kõrvaldatud lampide ringlussevõtu süsteemi või tagatisraha tagastamise süsteemi. Lisaks märkige tootele potentsiaalne oht ja pange see õigesse jäätmete sortimis- ja ringlussevõtu süsteemi, et vältida selle viskamist tavalistesse majapidamisjäätmetesse. Programm DesignfortheEnvironmentProgram (DfE) on USA keskkonnakaitseagentuuri poolt 1992. aastal välja töötatud projekt, mille eesmärk on vältida saastamist ning inimeste ja keskkonna saastamise ohtu. DfE nõuab, et keskkonnamõju vähendamiseks arvestataks projekteerimisprotsessis toote elutsükli keskkonnakvaliteedi probleemidega, alates materjalide haldamisest kuni ringlussevõtu ja ringlussevõtuni. Jäätmetoksilisuse iseloomulik lahustumisprotseduur (TCLP) on USA keskkonnakaitseagentuuri katsemeetod, mis simuleerib põhjavette sisenemise protsessi prügilasse lahustumise kaudu. Pärast ülaltoodud katseid leitakse, et LED-pirnid vajavad kulda, hõbedat, vismuti ja vaske, mis on energiatarbimisel kaks suurusjärku suuremad kui hõõglampidel ja 2–5 korda suuremad kui energiasäästlikud lambid.
Energiasäästlike lampide puhul on materjal, millel on ressursside tarbimisele oluline mõju, vask. Hõbe ja kuld on haruldased metallid ning neid loetletakse ka ressursside kriisi materjalidena Euroopa Liidus. Ehkki Ameerika Ühendriikide vask pole veel jõudnud kriisitasemele, on energiasäästlikes lampides ja valgusdioodides vase kogus väga kõrge, mis on muude metallimaterjalide puhul 1-6 suurusjärku, ja areng on ka murettekitav. LED-pirnide kõige levinum metallisisaldus on alumiinium, tantaal, kroom ja gallium, mis ei anna ressursside kogutarbimisse märkimisväärset panust. Siinkohal tuleb märkida, et kuigi galliumi globaalseid varusid peetakse tarnimisriskide arvestamisel märkimisväärseks, peetakse seda ikkagi materjaliks, mis võib silmitsi seista kriisiolukorras, kuna gallium saadakse ainult boksiidi töötlemise kõrvalsaadusena. ja tsingimaagi. . Vastupidi, kuigi need on ka haruldaste muldmetallide elemendid, pole need tõenäoliselt kriisimaterjal, kuna neid on maailmas endiselt ohtralt ja strontsiumi on väga vähe. Kui LED-id ja energiasäästlikud lambid jätkavad hõõglampide asendamist praeguse kiirusega, põhjustab ressursside märkimisväärne tarbimine, kuna kulla-, hõbe-, antimoni- ja vasevarud on ebapiisavad. Kuna kullal on madal elektriline soojustakistus, kasutatakse seda peamiselt LED-kiibis olevate elektroodide juhtmete ühendamiseks. Hõbe on LED-ide jaoks suurepärane peegeldav kattematerjal. on LED-kiipide põhimaterjal. Vaske kasutatakse LEDides ja energiasäästlikes lampides mähiste ja trükkplaatide jaoks. Seetõttu lubavad DfE-s need lisakomponendid (mitte valgustehnoloogia ise) nende moderniseerimiseks ja uuendustegevuseks, et vähendada nende metallisisaldust, nagu ka info- ja kommunikatsioonitööstuses, vaskjuhtmeid asendavad kiudoptilised kaablid.
Lisanäiteid edukate DfE-de kohta tegelikes toodetes leiate USA EPADfE-i veebisaidilt. Lisaks komponenditehnoloogia moderniseerimisele tuleks järgida ka ringlussevõtu tehnoloogiaid ja juhtimisstrateegiaid, et LEDides ja energiasäästlikes lampides taaskasutatud väärismetallid pääseksid ringlusse. Olemasolevates USA föderaalsetes ja California osariigi valitsuse määrustes on olelustsükli mõju ja ohupõhiste hindamismeetodite rakendamine selle hindamiseks, kas neid sibulatooteid saab klassifitseerida ohtlike jäätmete hulka. Elutsüklipõhine lähenemisviis erineb tavapärasest olelusringi hindamisest (LCA), mille eesmärk on kvantifitseerida LCA elementide toksiline potentsiaal. Nii energiasäästlikke lampe kui ka LED-lampe võib klassifitseerida ohtlike jäätmete hulka, kuna kaduv pli on eriti liigne (vastavalt 132 mg / L ja 44 mg / L, samas kui ohutusstandardid on 5) ja kõrge vase (111000) sisaldus mg / kg ja 31600mg / kg ning ohutusstandard on 2500), plii (3860 mg / kg CFL-pirnide jaoks, ohutusstandardite jaoks 1000) ja tsingi (34500mg / kg CFL-pirnide jaoks, 5000 - ohutusstandardite jaoks), samas kui hõõglambid on pole ohtlik. of. Pange tähele, et CFL-pirni tulemustes pirni elavhõbedaauru ei arvestatud ja katseproovi ettevalmistamise ajal ei hakatud kinni püüdma. Võrreldes hõõglampidega on energiasäästlikel ja LED-lampidel suur ressursside ammendumise ja toksilisuse potentsiaal, peamiselt nende kõrge alumiiniumi, vase, kulla, plii, hõbeda ja tsingi tõttu. Valgusdioodidel on suurim toksiline potentsiaal, peamiselt vase ja alumiiniumi olemasolu tõttu, millele järgnevad energiasäästlikud lambid, kuna peamine metall on vask. Need tulemused erinevad ToxicPotential Indicator (TPI) tulemustest. TPI tulemused näitavad, et energiasäästlike lampide kõrgeim toksilisus võib olla tingitud peamiselt tsingi ja vase lisamisest, millele järgnevad vaske sisaldavad LEDid. Hõõglambid sisaldavad alumiiniumi, vaske ja niklit, kuid neid on väga vähe ja toksilisuse potentsiaal on väike. Energiasäästlikel lampidel on suurim toksilisus inimestele ja ökotoksilisusele, millele järgnevad LED-id.
Energiasäästlike lampide mürgisus inimesele ja ökotoksilisus on vastavalt 2,5 korda ja 1,3 korda kõrgemad kui LEDidel ning need on hõõglampide puhul kaks suurusjärku. Uuriti erinevate sibula metallielementide suhtelist panust inimese toksilisusesse ja ökotoksilisusesse. Kõige rohkem oli tsinki ja vaske, moodustades vastavalt 89, 98% ja 74-89%. Kokkuvõtlikult võib öelda, et energiasäästlike lampide ja LED-lampide keskkonnamõju on vastavalt 3–26 ja 2–3 korda suurem kui hõõglampidel. Ressursside üldise tarbimise ja toksilise potentsiaali vähendamiseks tuleb praeguseid energiasäästlike lampide ja LED-pirnide tehnoloogiaid edasi arendada.
Kasu ja kulude tasakaalu põhjalik hindamine näitab, et DfE elutsükli seisukohast on vaja leida alternatiivsed materjalid, minimeerides alumiiniumi, vase, kulla, plii, hõbeda ja tsingi kasutamist. Teine lähenemisviis on pikema elueaga energiasäästlike lampide ja LED-pirnide väljatöötamine, mis vähendavad uute ressursside kasutamist ja jäätmete hulka. Seetõttu tuleks valgustustoodete arendamisel vastavalt kaitse- ja säästva arengu poliitikale lisaks energiatõhususe parandamisele keskenduda ka tehnoloogiatele, mis vähendavad ohtu ja haruldaste metallide sisaldust, ilma et see mõjutaks nende jõudlust ja pikaealisust. Ressursside taastamise seisukohast on osa sibulate metallidest tegelikult väga piiratud. Seetõttu on toksiliste ainete, metallide sisalduse vähendamiseks või lambi eluea pikendamiseks kiiresti vaja asjakohaseid jäätmekäitlusmeetmeid või uuenduslike tehnoloogiate kasutamist.
