Studien
Mögliche Umweltauswirkungen von LEDs 1
Metall-Ressourcen, Toxizität und Klassifizierung als Gefährlicher Abfall
Seong-Rin Lim, Daniel Kang, Oladale A. Ogunseitan
and Julie M. Schoenung
Department of Chemical Engineering and Materials Science, University of
California, Davis; School of Social Ecology; and Program in Public Health,
University of California, Irvine
Eine Studie aus Kalifornien, veröffentlicht im Environmental Science Technology / Vol. 45, No. 1, 2011, hat farbige und weisse LEDs auf ihre Umweltfolgen untersucht, wobei der Schwerpunkt der aktuellen Studie die kleinen Anzeige-Leuchtdioden sind.
LEDs werden als umweltfreundlich beworben, weil sie energieeffizient und quecksilberfrei sind, trotzdem können LED-Chips Arsen, Gallium, Indium und/oder Antimon enthalten, die auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt toxisch wirken können.
Weiters kommen in einer LED Kabeln, Drähte, Lötmittel und Klebstoffe, sowie Kühlkörper zur Anwendung, wobei zusätzliche Metalle wie Kupfer, Gold, Nickel und Blei verwendet werden.
Obwohl auch bromierte Flammschutzmittel im transparenten Kunststoff-Gehäuse von LEDs verwendet werden können und diese schädlich für die Umwelt sein können, ist diese Studie auf Metalle in den LEDs fokussiert.
Klassifizierung als gefährlicher Abfall
Zur Beurteilung ob LEDs als gefählicher Abfall klassifiziert werden müssten, wurden zwei Methoden verwendet:
* TTLC (California Department of Toxic Substances Control)
* TCLP (U.S. Environmental Protection Agency)
Die meisten LEDs würden unter kalifornischen
Vorschriften, aber nicht unter US-EPA behördlichen
Vorschriften als gefährlicher Abfall (Hazardous Waste) eingestuft
werden.
Nach kalifornischen Richtlinien wurden - bis auf die gelben LEDs mit geringer Intensität - bei allen LEDs die Grenzwerte für Kupfer, Blei, Nickel oder Silber überschritten, somit wären die meisten LEDs in Kalifornien als gefährlicher Abfall (Hazardous Waste) einzustufen.
Während nach den Richtlinien der EPA nur bei der roten LED mit geringer Intensität die Grenzwerte für Blei überschritten wurden.
Für einige Metalle gibt es US-weit keine Grenzwerte, somit werden diese als nichttoxisch betrachtet bzw. fehlen wichtige Informationen.
"Es ist wichtig, die Wahrnehmung von LEDs als "umweltfreundlich" zu überdenken."
Ausbeutung und Verschwendung von Ressourcen
FIGURE 1. Resource depletion potentials derived on the basis of the CML
2001 and EPS 2000 methods:
(a) for each metal detected in the LEDs, and
(b) aggregated values for each LED.
Bei Gold und Silber ist die Gefahr, daß es zu einer Erschöpfung der Ressourcen kommt, am größten, während die Gefahr bei Kupfer, Nickel, Eisen und Blei geringer ist.
Wenn der Metallgehalt der LEDs unverändert bleibt und die Nachfrage immer stärker wird, dann sollten wir erhebliche Auswirkungen auf die Verteilung der Gold und Silber-Ressourcen erwarten.
"LEDs mit höheren Lichtstärken benötigen auch mehr Gold Drähte ..."
"... wegen des wertvollen Gold-und Silber-Gehalt in den bestehenden LEDs müssen rasch Recycling-Technologien entwickelt und umgesetzt werden."
Toxizität
FIGURE
2. Hazard-based toxicity potentials derived on the basis of the TLV-TWA,
PEL-TWA, REL-TWA, and TPI methods:
(a) relative contribution of each metal detected in the LEDs to the total
potential of all of the metals based on average metal contents of the LEDs
Mit vier unterscheidlichen Methoden wurde die Toxizität der vierzehn Metalle in Relation zum gesamten Toxizitäts-Potenzial der LEDs gemessen.
Die Ergebnisse zeigen, dass Kupfer, Eisen, Blei, Nickel und Silber am meisten zum Gefährdungspotential beitragen.
FIGURE 2. Hazard-based toxicity potentials derived
on the basis of the TLV-TWA, PEL-TWA, REL-TWA, and TPI methods:
(b) relative contribution of each LED to the
total potential of all of the LEDs.
Die Autoren der Studie fanden, dass rote LEDs mit geringer Intensität durch den hohen Gehalt an Blei die höchste Toxitätsgefahr aufweisen und daß LEDs mit hoher Intensität wegen ihrer höheren Konzentrationen von Kupfer, Eisen und Nickel in der Regel höhere Toxizitäts-Gefahrenstufen als die mit geringer Intensität aufweisen.
Ökobilanz
Auf Grund der möglichen Toxizität der verwendeten Metalle wurde mit Hilfe der Traci-Methode versucht eine Ökobilanz für die verwendeten Metalle und LEDs aufzustellen.
Die Ergebnisse zeigen:
Arsen und Blei haben höchstes "cancer
potential"
Blei und Kupfer haben "non-cancer
potential"
Kupfer und Nickel haben "ecotoxicity
potential"
Arsen ist die einzige Substanz aus der Gruppe III-V-Halbleitermaterialien
die erhebliches Krebsrisiko aufweist.
Bei den roten LEDs mit geringer Intensität finden sich durch den hohen Gehalt an Arsen und Blei signifikante "cancer and non-cancer potentials".
Bei den gelben LEDs, weisen die mit hoher Intensität aufgrund des höheren Arsen- und Kupfergehalts eine höhere Toxizität auf als die mit einer geringeren Intensität .
Mit der Ausnahme von gelben LEDs mit geringer Intensität und den weißen LEDs weisen alle anderen LEDs durch den Kupfer- und/oder Nickelgehalts das gleiche Mass an potentieller Umweltschädlichkeit auf.
Von den getesteten LEDs scheinen weiße LEDs wegen der Abwesenheit von toxischen Substanzen wie Arsen und Blei für die Umwelt verträglicher zu sein.
Die Studie schliest mit dem Resumee, daß die Entscheidungsfindung letztendlich durch einen Mangel an grundlegenden Daten zur Toxizität für Metalle im Allgemeinen und für die Gruppe III-V-Halbleiter-Materialien im Besonderen behindert wird.
weitere Studien |weitere Tests
Nach oben