Aby bylo možné splnit americký zákon o energetické nezávislosti a bezpečnosti a směrnici o ekodesignu EU, umělé osvětlovací systémy přešly z klasických žárovek na energeticky úsporné žárovky (CFL) a LED diody za účelem úspory energie a snížení emisí skleníkových plynů. Ve srovnání s tradičními žárovkami mohou nové žárovky, jako jsou úsporné žárovky (CFL) a diody emitující světlo (LED), ušetřit 70-85% spotřeby energie a výrazně prodloužit jejich životnost, takže jsou považovány za technologii s velký potenciál úspory energie. Tyto nové žárovky jsou však mnohem složitější než tradiční žárovky a mají potenciální nepříznivé účinky na životní prostředí, dokonce srovnatelné se spotřební elektronikou. Komponenty CFL a LED obsahují více kovu. Tyto složky mají potenciál pro nejistotu na environmentální dopady. Vyžadují zvláštní předpisy, když dosáhnou svého pracovního života, musí být vyřazeny? Seong-RinLim et al., „Environ. Science and Technology“, zveřejněné tento měsíc (Environ.Sci.Technol.), Publikoval článek „Potenciální dopad LED na životní prostředí: kovové zdroje nebo toxický nebezpečný odpad.“
Kombinovaly hodnocení životního prostředí a zdrojů ve třech oblastech integrovaných žárovek (běžné žárovky, LED a energeticky úsporné žárovky). Energeticky úsporné žárovky spotřebovávají více bizmutu, mědi (hlavně pro cívky a desky s plošnými spoji), železa, olova (desky s plošnými spoji a pájky), rtuti (spirálově úsporné žárovky), fosforu, antimonu (fluorescence) a zinku (ochranné potažené) ocel). LED žárovky vyžadují více hliníku (chladič), germania (LED čip), germania, chromu (nerezová ocel), mědi (cívka), gallia (LED čip), zlata (LED drát), železa, olova (deska plošných spojů), fosfor, stříbro (reflexní povlak) a zinek (ochranná vrstva). Žárovky jsou pouze wolfram (vlákno) a nikl. Proto je velmi důležité recyklovat energii v energeticky úsporných lampách a LED lampách. Zásady nakládání s odpady pro energeticky úsporné žárovky a LED žárovky by měly zahrnovat recyklační systém výrobce pro vyřazené žárovky nebo systém „vrácení peněz“. Kromě toho označte potenciální nebezpečí pro produkt a vložte jej do správného systému třídění a recyklace odpadu, abyste se vyhnuli jeho vyhození do běžného domácího odpadu. DesignfortheEnvironmentProgram (DfE) je projekt vyvinutý americkou agenturou pro ochranu životního prostředí v roce 1992 s cílem zabránit znečištění a riziku znečištění lidí a životního prostředí. DfE vyžaduje, aby otázky životního prostředí v rámci životního cyklu produktu byly brány v úvahu během procesu navrhování, od správy materiálu přes recyklaci až po recyklaci, aby se snížil dopad na životní prostředí. Charakteristický postup pro toxicitu pro odpadní toxicitu (TCLP) je zkušební metoda americké agentury na ochranu životního prostředí, která simuluje proces vstupu do podzemní vody rozpuštěním půdy na skládce. Po výše uvedených zkouškách bylo zjištěno, že LED žárovky vyžadují zlato, stříbro, bizmut a měď, což jsou o dva řády vyšší spotřeba energie než klasické žárovky a 2-5krát vyšší než energeticky úsporné žárovky.
U energeticky úsporných žárovek je materiálem, který má významný dopad na spotřebu zdrojů, měď. Stříbro a zlato jsou vzácné kovy a jsou také uvedeny jako materiály pro krize zdrojů v Evropské unii. Ačkoli měď ve Spojených státech dosud nedosáhla úrovně krize, v energeticky úsporných lampách a LED diodách je množství mědi velmi vysoké, což je pro ostatní kovové materiály 1-6 řádů velikosti a vývoj je také znepokojující. Nejběžnějším kovovým obsahem v LED žárovkách je hliník, tantal, chrom a gallium, které významně nepřispívají k celkové spotřebě zdrojů. Zde je třeba poznamenat, že ačkoli se globální rezervy gallia považují za značné při zvažování dodávkových rizik, stále se považuje za materiál, který může čelit krizi, protože gallium se získává pouze jako vedlejší produkt při léčbě bauxitu a zinková ruda. . Naopak, ačkoli jsou to také prvky vzácných zemin, pravděpodobně nebudou krizovým materiálem, protože ve světě jsou stále hojné a množství stroncia je velmi malé. Pokud budou LED a energeticky úsporné žárovky nahrazovat žárovky při současných rychlostech, povede to ke značné spotřebě zdrojů, protože zásoby zlata, stříbra, antimonu a mědi jsou nedostatečné. Protože zlato má nízkou elektrickou tepelnou impedanci, používá se hlavně k připojení vodičů elektrod v LED čipu. Stříbro je vynikající reflexní potahový materiál pro LED. je základní materiál LED čipů. Měď se používá v LED a energeticky úsporných lampách pro cívky a desky s plošnými spoji. Proto jsou v DfE tyto pomocné komponenty (samotná nesvětelná technologie) slibné pro dovybavení a inovace s cílem snížit jejich kovový obsah, stejně jako v informačním a komunikačním průmyslu nahradí měděné kabely kabely z optických vláken.
Další příklady úspěšného DfE ve skutečných produktech lze nalézt na webových stránkách US EPADfE. Kromě doplňkové technologie součástí by měly být dodržovány také recyklační technologie a strategie řízení, aby bylo zajištěno, že se do recyklace mohou dostat drahé kovy získané v LED a energeticky úsporných lampách. Ve stávajících nařízeních federální vlády USA a státu Kalifornie je použití metod hodnocení dopadu na životní cyklus a posouzení rizika založených na nebezpečnosti k posouzení toho, zda lze tyto žárovkové produkty klasifikovat jako nebezpečný odpad. Přístup založený na dopadu na životní cyklus se liší od konvenčního posuzování životního cyklu (LCA), který má kvantifikovat toxický potenciál prvků v LCA. Energeticky úsporné žárovky i LED žárovky lze klasifikovat jako nebezpečný odpad, protože olovo, které lze ztratit, je extrémně nadměrné (132 mg / la 44 mg / l, zatímco bezpečnostní standardy jsou 5) a vysoké hladiny mědi (111000) mg / kg a 31600 mg / kg a bezpečnostní standard je 2500), olovo (3860 mg / kg pro CFL žárovky, 1000 pro bezpečnostní standardy) a zinek (34500 mg / kg pro CFL žárovky, 5000 pro bezpečnostní standardy), zatímco žárovky jsou není nebezpečný. z. Všimněte si, že ve výsledcích CFL žárovky nebyly rtuťové páry žárovky brány v úvahu a během přípravy experimentálního vzorku nebylo prováděno žádné zachycení. Ve srovnání s žárovkami mají energeticky úsporné žárovky a LED žárovky vysoký potenciál pro vyčerpání zdrojů a toxicitu, a to zejména díky jejich vysokému hliníku, mědi, zlata, olova, stříbra a zinku. LED diody mají nejvyšší toxický potenciál, hlavně kvůli přítomnosti mědi a hliníku, následované energeticky úspornými lampami, protože hlavním kovem je měď. Tyto výsledky se liší od výsledků indikátoru ToxicPotential Indicator (TPI). Výsledky TPI naznačují, že nejvyšší toxicita energeticky úsporných lamp může být způsobena hlavně začleněním zinku a mědi, následované LED obsahujícími měď. Žárovky obsahují hliník, měď a nikl, ale jejich množství je velmi nízké a potenciál toxicity je malý. Energeticky úsporné zářivky mají nejvyšší potenciál pro toxicitu pro člověka a ekotoxicitu, následované LED.
Toxicita pro úsporu energie pro člověka a ekotoxicita jsou 2,5krát a 1,3krát vyšší než LED, a pro žárovky jsou dva řády. Byl zkoumán relativní příspěvek různých kovových prvků v baňce k toxicitě pro člověka a ekotoxicitě. Zinek a měď byly nejvyšší, činily 89, 98% a 74-89%. Souhrnně lze říci, že energeticky úsporné zářivky a LED zářivky jsou 3–26krát a 2-3krát vyšší než zářivky. Současné energeticky úsporné žárovky a technologie LED žárovek je třeba dále rozvíjet, aby se snížila celková spotřeba zdrojů a toxický potenciál.
Komplexní posouzení rovnováhy přínosů a nákladů naznačuje, že je nutné najít alternativní materiály z hlediska životního cyklu DfE, minimalizovat použití hliníku, mědi, zlata, olova, stříbra a zinku. Dalším přístupem je vývoj energeticky úsporných žárovek a LED žárovek s delší životností, které snižují spotřebu nových zdrojů a množství odpadu. Proto by se při vývoji osvětlovacích produktů, v souladu s politikou ochrany a udržitelného rozvoje, neměli zaměřovat na zlepšování energetické účinnosti, ale také na technologie, které snižují riziko a obsah vzácných kovů, aniž by to ovlivnilo jejich výkonnost a životnost. Z pohledu obnovy zdrojů jsou některé z kovů v cibulkách skutečně velmi omezené. Proto existuje naléhavá potřeba vhodných opatření pro nakládání s odpady nebo použití inovativních technologií ke snížení obsahu toxických látek, kovů nebo prodloužení životnosti lampy.
