Untuk memenuhi Undang-Undang Kemerdekaan dan Keamanan Energi AS dan EU Ecodesign Design Directive, sistem pencahayaan buatan telah beralih dari lampu pijar ke lampu hemat energi (CFL) dan LED untuk menghemat energi dan mengurangi emisi gas rumah kaca. Dibandingkan dengan lampu pijar tradisional, lampu baru seperti lampu hemat energi (CFL) dan dioda pemancar cahaya (LED) dapat menghemat 70-85% dari konsumsi energi dan sangat meningkatkan masa pakai, sehingga mereka dianggap sebagai teknologi dengan potensi penghematan energi yang besar. Namun, bola lampu baru ini jauh lebih kompleks daripada desain bola lampu tradisional, dengan efek samping lingkungan yang potensial, bahkan sebanding dengan barang elektronik konsumen. Komponen CFL dan LED mengandung lebih banyak logam. Komponen-komponen ini memiliki potensi dampak lingkungan yang tidak pasti. Apakah mereka memerlukan peraturan khusus ketika mereka mencapai kehidupan kerja mereka harus dibuang? Seong-RinLim et al., "Lingkungan. Sains dan Teknologi" yang diterbitkan bulan ini (Environ.Sci.Technol.) Menerbitkan sebuah artikel "Potensi dampak lingkungan dari LED: sumber daya logam, atau limbah berbahaya beracun."
Mereka menggabungkan penilaian lingkungan dan sumber daya di tiga bidang bola lampu terintegrasi (lampu pijar biasa, LED dan lampu hemat energi). Lampu hemat energi mengkonsumsi lebih banyak bismut, tembaga (terutama untuk koil dan papan sirkuit tercetak), besi, timah (papan kabel tercetak dan solder), merkuri (lampu hemat energi spiral), fosfor, antimon (fluoresensi) dan seng (Lapisan pelindung) baja). Lampu LED membutuhkan lebih banyak aluminium (heat sink), germanium (chip LED), germanium, chrome (stainless steel), tembaga (coil), gallium (chip LED), emas (kawat LED), besi, timah (papan sirkuit cetak), fosfor, perak (lapisan reflektif) dan seng (lapisan pelindung). Lampu pijar hanya tungsten (filamen) dan nikel. Oleh karena itu, sangat perlu untuk mendaur ulang energi di lampu hemat energi dan lampu LED. Kebijakan pengelolaan limbah untuk lampu hemat energi dan lampu LED harus mencakup sistem daur ulang pabrikan untuk lampu yang dibuang atau sistem "setoran pengembalian uang". Selain itu, tandai potensi bahaya pada produk dan masukkan ke dalam sistem pemilahan dan daur ulang limbah yang benar untuk menghindari membuangnya ke limbah rumah tangga biasa. DesignfortheEnvironmentProgram (DfE) adalah proyek yang dikembangkan oleh Badan Perlindungan Lingkungan AS pada tahun 1992 untuk mencegah polusi dan risiko polusi pada manusia dan lingkungan. DfE membutuhkan masalah kualitas lingkungan dalam siklus hidup produk untuk dipertimbangkan selama proses desain, dari manajemen material hingga daur ulang hingga daur ulang untuk mengurangi dampak lingkungan. Prosedur Pelarutan Karakteristik Toksisitas Limbah (TCLP) adalah metode uji Badan Perlindungan Lingkungan AS yang mensimulasikan proses memasuki air tanah melalui pembubaran tanah di tempat pembuangan sampah. Setelah pengujian di atas, ditemukan bahwa lampu LED memerlukan emas, perak, bismut dan tembaga, yang dua urutan besarnya konsumsi energi lebih tinggi daripada lampu pijar dan 2-5 kali lebih tinggi daripada lampu hemat energi.
Untuk lampu hemat energi, bahan yang memiliki dampak signifikan pada konsumsi sumber daya adalah tembaga. Perak dan emas adalah logam langka, dan mereka juga terdaftar sebagai bahan untuk krisis sumber daya di Uni Eropa. Meskipun tembaga di Amerika Serikat belum mencapai tingkat krisis, di lampu hemat energi dan LED, jumlah tembaga sangat tinggi, yaitu 1-6 pesanan besarnya untuk bahan logam lainnya, dan pengembangannya adalah juga mengkhawatirkan. Kandungan logam yang paling umum dalam bola lampu LED adalah aluminium, tantalum, kromium, dan galium, yang tidak berkontribusi signifikan terhadap total konsumsi sumber daya. Perlu dicatat di sini bahwa meskipun cadangan global galium dianggap cukup besar dalam mempertimbangkan risiko pasokan, ia masih dianggap sebagai bahan yang mungkin menghadapi krisis, karena galium hanya diperoleh sebagai produk sampingan dari pengobatan bauksit. dan bijih seng. . Sebaliknya, meskipun, dan juga unsur-unsur tanah jarang, mereka tidak cenderung menjadi bahan krisis, karena dan masih melimpah di dunia, dan jumlah strontium sangat kecil. Jika LED dan lampu hemat energi terus mengganti lampu pijar pada kecepatan saat ini, konsumsi sumber daya yang besar akan terjadi, karena pasokan emas, perak, antimon, dan sumber daya tembaga tidak mencukupi. Karena emas memiliki impedansi termal listrik yang rendah, ini terutama digunakan untuk menghubungkan kabel elektroda dalam chip LED. Perak adalah bahan pelapis reflektif yang sangat baik untuk LED. adalah bahan inti dari chip LED. Tembaga digunakan dalam LED dan lampu hemat energi untuk koil dan papan sirkuit cetak. Oleh karena itu, di DfE, komponen tambahan ini (teknologi non-penerangan itu sendiri) menjanjikan untuk perkuatan dan inovasi untuk mengurangi kandungan logamnya, seperti dalam industri informasi dan komunikasi, kabel serat optik menggantikan kabel tembaga.
Contoh tambahan dari kesuksesan DfE dalam produk aktual dapat ditemukan di situs web US EPADfE. Selain teknologi komponen perkuatan, teknologi daur ulang dan strategi manajemen juga harus diikuti untuk memastikan bahwa logam mulia yang dipulihkan dalam LED dan lampu hemat energi dapat memasuki daur ulang. Dalam peraturan pemerintah federal AS dan negara bagian California yang ada, penerapan dampak siklus hidup dan metode penilaian berbasis bahaya untuk menilai apakah produk umbi ini dapat diklasifikasikan sebagai limbah berbahaya. Pendekatan berbasis dampak siklus hidup berbeda dari penilaian siklus hidup konvensional (LCA), yaitu untuk mengukur potensi toksik unsur-unsur dalam LCA. Baik lampu hemat energi dan lampu LED dapat diklasifikasikan sebagai limbah berbahaya karena timbal yang dapat hilang sangat berlebihan (masing-masing 132 mg / L dan 44 mg / L, sementara standar keamanan 5) dan tingkat tinggi tembaga (111000) mg / kg dan 31600mg / kg, dan standar keamanan 2500), timah (3860mg / kg untuk lampu CFL, 1000 untuk standar keamanan) dan seng (34500mg / kg untuk lampu CFL, 5000 untuk standar keamanan), sedangkan lampu pijar adalah tidak berbahaya. dari. Perhatikan bahwa dalam hasil bohlam CFL, uap merkuri bohlam tidak dipertimbangkan dan tidak ada penangkapan dilakukan selama persiapan sampel eksperimental. Dibandingkan dengan lampu pijar, lampu hemat energi dan lampu LED memiliki potensi tinggi untuk penipisan sumber daya dan toksisitas, terutama karena tingginya aluminium, tembaga, emas, timah, perak dan seng. LED memiliki potensi toksik tertinggi, terutama karena keberadaan tembaga dan aluminium, diikuti oleh lampu hemat energi karena logam utamanya adalah tembaga. Hasil ini berbeda dari hasil ToxicPotential Indicator (TPI). Hasil TPI menunjukkan bahwa toksisitas tertinggi dari lampu hemat energi mungkin terutama karena masuknya seng dan tembaga, diikuti oleh LED yang mengandung tembaga. Lampu pijar mengandung aluminium, tembaga, dan nikel, tetapi jumlahnya sangat rendah dan potensi toksisitasnya kecil. Lampu hemat energi memiliki potensi tertinggi untuk toksisitas manusia dan ekotoksisitas, diikuti oleh LED.
Toksisitas manusia dan ekotoksisitas lampu hemat energi masing-masing 2,5 kali dan 1,3 kali lebih tinggi dari LED, dan dua urutan besarnya untuk lampu pijar. Kontribusi relatif dari berbagai elemen logam dalam bola lampu untuk toksisitas manusia dan ekotoksisitas diselidiki. Seng dan tembaga adalah yang tertinggi, masing-masing menyumbang 89, 98% dan 74-89%. Singkatnya, dampak lingkungan dari lampu hemat energi dan lampu LED adalah 3-26 kali dan 2-3 kali lebih tinggi daripada lampu pijar. Lampu hemat energi saat ini dan teknologi bola lampu LED perlu dikembangkan lebih lanjut untuk mengurangi konsumsi sumber daya secara keseluruhan dan potensi racun.
Penilaian komprehensif tentang keseimbangan manfaat dan biaya menunjukkan bahwa perlu untuk menemukan bahan alternatif dari perspektif siklus hidup DfE, meminimalkan penggunaan aluminium, tembaga, emas, timah, perak, dan seng. Pendekatan lain adalah mengembangkan lampu hemat energi yang lebih tahan lama dan lampu LED yang mengurangi penggunaan sumber daya baru dan jumlah limbah. Oleh karena itu, dalam pengembangan produk pencahayaan, sesuai dengan perlindungan dan kebijakan pembangunan berkelanjutan, selain meningkatkan efisiensi energi, kita juga harus fokus pada teknologi yang mengurangi risiko dan kandungan logam langka tanpa mempengaruhi kinerja dan umur panjangnya. Dari perspektif pemulihan sumber daya, beberapa logam dalam bohlam sebenarnya sangat terbatas. Oleh karena itu, ada kebutuhan mendesak untuk langkah-langkah pengelolaan limbah yang tepat, atau penggunaan teknologi inovatif untuk mengurangi kandungan zat beracun, logam, atau memperpanjang umur lampu.
