Introducción
El documento que tiene delante está destinado a aclarar si las lámparas de vapor de mercurio utilizadas en la industria de la impresión para el curado UV de tintas se eliminarán gradualmente en 2020 a más tardar y si todavía es necesario seguir curando la tinta con esta vieja. tecnología.
2020 es el año de la prohibición mundial del mercurio. En mayo de 2014, la Asamblea Mundial de la Salud (AMS), el foro a través del cual la Organización Mundial de la Salud (OMS) se rige por sus 194 estados miembros, inició la implementación del Convenio de Minamata sobre el mercurio (Hg) para proteger la salud humana y el medio ambiente. de los efectos de la exposición al mercurio y compuestos de mercurio. Desde entonces, 128 países se han adherido a la Convención y 107 la han ratificado.
La Unión Europea (UE) escribió su primera directiva sobre la reducción de sustancias peligrosas (RoHS) en 2002. RoHS fue seguida por RoHS 2 en 2011. RoHS 2 es una versión ampliada de la directiva original en términos de número de sustancias, alcance y aplicación restrictiva de exenciones. Sin embargo, un principio clave en la legislación de la UE sigue siendo que la aplicación de las normas de la UE no debe socavar el crecimiento y el desarrollo, por lo que la legislación RoHS 2 nunca es tan sencilla como parece.
Como resultado, existen exenciones de RoHS 2 para las lámparas de arco de mercurio de baja, media y alta presión que se eliminarán gradualmente a partir de abril de 2015 a medida que se disponga de tecnologías de reemplazo adecuadas. Las exenciones se pueden renovar y la industria de fabricación de lámparas de mercurio ha solicitado con éxito una renovación para los dispositivos de la categoría 4 (f), la categoría que incluye las lámparas de curado UV para impresión, en 2015 y ya están trabajando en una solicitud para los próximos 5 años. renovación del período.
La UE se suscribió a las reglas del Convenio de Minamata en 2016 cuando RoHS 2 y otras directivas y regulaciones se alinearon con el tratado. Por lo tanto, la UE está sujeta a lo que ahora se conoce como la “prohibición del mercurio de 2020”.
Por qué una prohibición del mercurio hace mucho tiempo
La enfermedad de Minamata es un síndrome neurológico causado por una intoxicación grave por mercurio. En casos extremos, la locura, la parálisis, el coma y la muerte siguen a las pocas semanas de la aparición de los primeros síntomas. El tratado de Minamata lleva el nombre de la ciudad japonesa que fue testigo de uno de los peores incidentes de intoxicación industrial por mercurio en 1956. La causa fue la liberación de metilmercurio en las aguas residuales industriales de la fábrica de productos químicos de Chisso Corporation, que continuó desde 1932 hasta 1968 (1).
No se conoce un nivel de exposición seguro para el mercurio elemental en humanos. Se han observado efectos incluso a niveles muy bajos. Junto con sus diversos compuestos, tiene una variedad de impactos graves en la salud, que incluyen daños al sistema nervioso central, tiroides, riñones, pulmones, sistema inmunológico, ojos, encías y piel. Las víctimas sobrevivientes pueden sufrir pérdida de memoria o deterioro del lenguaje y el daño al cerebro no se puede revertir.
En Minamata, el metilmercurio se bioacumuló en los mariscos y pescados de la bahía de Minamata y el mar de Shiranui. La población local, que depende en gran medida de lo que les proporciona el mar para su ingesta diaria de alimentos, fue sometida a intoxicación por mercurio durante los 36 años que la fábrica siguió liberando el químico tóxico.
En marzo de 2001, se reconoció oficialmente que 2.265 víctimas padecían la enfermedad de Minamata (1.784 de las cuales habían muerto) y más de 10.000 habían recibido una compensación económica de Chisso Corporation. Para 2004, la compañía había pagado $ 86 millones en compensación y en el mismo año se le ordenó limpiar su contaminación. El 29 de marzo de 2010, se llegó a un acuerdo para indemnizar a las víctimas aún no certificadas.
Un segundo brote de la enfermedad de Minamata ocurrió en la prefectura de Niigata en 1965. Estos casos son engañosos porque parecen sugerir que el envenenamiento es potencialmente mortal solo si tiene la oportunidad de invadir el cuerpo durante mucho tiempo. Sin embargo, el caso de Karen Wetterhahn cuenta una historia aún más horrible.
Karen Wetterhahn, profesora estadounidense de química en Dartmouth College, New Hampshire, estaba especializada en exposición a metales tóxicos. Murió en 1997 a la edad de 48 años como resultado de una exposición accidental al compuesto orgánico de mercurio dimetilmercurio. Los guantes protectores no la protegieron y solo unas pocas gotas del químico absorbido a través de los guantes resultaron ser fatales en menos de un año (2).
La Convención de Minamata
El Convenio de Minamata es el tratado que demuestra que el mundo ha prestado atención a los riesgos y es consciente de que, dado que el mercurio se transporta por todo el mundo a través del medio ambiente, sus emisiones y liberaciones pueden afectar la salud humana y el medio ambiente incluso en lugares remotos.
Debido a los efectos transfronterizos del mercurio, los países deben cooperar para reducir las emisiones y liberaciones de mercurio. El objetivo del tratado es protegernos de las emisiones antropogénicas y las liberaciones de mercurio y compuestos de mercurio. Contiene disposiciones que se relacionan con todo el ciclo de vida del mercurio, incluidos controles y reducciones en una variedad de productos, procesos e industrias donde se usa, libera o emite mercurio. El tratado también aborda la extracción directa de mercurio, su exportación e importación, su almacenamiento seguro y su eliminación como desechos.
La Convención entró en vigor el 16 de agosto de 2017. 128 países firmaron la Convención, mientras que 107 la ratificaron. La prohibición afectará particularmente a la extracción de oro artesanal, que se ha convertido en una lucrativa fuente de ingresos en países como Tailandia, Perú y Senegal en los últimos años. A partir de 2020, la Convención prohibirá la producción, importación y exportación de productos que contengan mercurio, incluidos monitores de presión arterial, termómetros clínicos y otros productos3.
La prohibición de mercurio de Minamata enumera "lámparas de vapor de mercurio de alta presión (HPMV) para fines de iluminación general", pero las partes ratificantes pueden interpretar las definiciones de cualquier tratado de manera restrictiva, por lo que depende de esas partes incluir lámparas especializadas en su planificación para eliminar el mercurio.
RoHS 2 y el medio ambiente frente a la lámpara de mercurio de curado UV
RoHS 2 es la respuesta de la UE al problema de los residuos peligrosos, pero la directiva, para no socavar el crecimiento y el desarrollo, permite excepciones y exenciones. Estos se otorgan después de pasar por un proceso de revisión que toma desde un par de meses hasta un par de años, con aportes (pros y contras) de todas las partes que tienen un interés y un análisis posterior por parte de uno de los institutos certificados.
Otro obstáculo al que se enfrenta la prohibición total del mercurio es la interpretación de los términos “herramienta industrial estacionaria a gran escala” e “instalación fija a gran escala”. Estos términos están relacionados con el alcance de RoHS 2. “Alcance” se refiere a si un dispositivo se ve afectado por las restricciones de RoHS 2 o no. Si un dispositivo no está dentro del alcance, queda automáticamente exento.
Fuera del alcance de RoHS 2 estaría, por ejemplo, una imprenta para la que el proveedor necesita un camión para entregarlo en la puerta del cliente, debe ensamblar e instalar y no puede moverse sin desarmarlo y repetir el proceso. Esto significa que estas grandes unidades UV impulsadas por mercurio pueden seguir funcionando como antes. La distribución de repuestos también está naturalmente garantizada.
Las grandes instalaciones industriales están completamente exentas, por lo que las máquinas de impresión industriales no están afectadas por la prohibición y no lo estarán a menos que la Directiva se actualice después de una ronda de consultas legislativas y con el beneplácito de la Comisión de la UE. El razonamiento es que la cantidad de mercurio es muy baja y las lámparas se reciclan por completo. No hay restricción para almacenarlos (4).
Para las imprentas más pequeñas, las que puede (incluso teóricamente) instalar usted mismo y son más o menos fáciles de mover, las lámparas de mercurio ya estarían prohibidas si no fuera por el sistema de exención. Con el fin de generar seguridad en la inversión, en 2015 se presentó una solicitud a la Comisión Europea para una regulación clara por parte de varias asociaciones industriales que 'defienden' los intereses de sus miembros. El objetivo era renovar la exención vigente para todas las lámparas UV de arco de mercurio utilizadas para cualquier propósito de curado UV, incluida la impresión (5).
Uno de los firmantes que solicitó la renovación fue RadTech, la Asociación Europea que promueve el uso de la tecnología de curado UV / EB para tintas, recubrimientos y adhesivos. Respecto a la prórroga, el secretario general de RadTech Europa dijo: “Por increíble que parezca, la decisión formal aún está pendiente, aunque la exención debería haber entrado en vigor hace años. El instituto responsable de la revisión ha recomendado a la Comisión que amplíe la exención, pero la decisión se está quedando atrás del lado de la Comisión, ya que la Comisión tenía otras prioridades. De hecho, la industria ya está comenzando los preparativos para presentar la solicitud de extensión de la exención para la próxima fecha límite ”.
Si una exención expira mientras aún está en revisión, se extiende para dar tiempo a que se revise la solicitud y se actualice la legislación. Para las exenciones programadas para expirar el 22 de julio de 2016, se recibió una gran cantidad de solicitudes, lo que provocó un retraso en el proceso de revisión, y la fecha de vencimiento de las mismas se retrasó para que se tomara una decisión oficial. Las decisiones se han tomado de forma continua. Dado el número de solicitudes de extensión que se han realizado, podría pasar algún tiempo antes de que todas se publiquen oficialmente.
Un miembro de RadTech, cuando se le preguntó por qué las lámparas de mercurio todavía requieren exenciones, dijo: “Las grandes instalaciones industriales están completamente exentas. Por tanto, la prohibición no afecta a las máquinas de impresión industriales. La cantidad de mercurio es muy baja en comparación con productos masivos como las bombillas de mercurio. Estas lámparas generalmente se reciclan por completo. No hay ninguna restricción para almacenarlos ". Sin embargo, si todo el equipo de impresión industrial está fuera del alcance de RoHS 2 de todos modos, no es evidente por qué RadTech debería admitir las renovaciones de exenciones. En realidad, muchas prensas de impresión de curado UV son lo suficientemente pequeñas como para tener alcance.
En aras de la integridad, debemos considerar que otros países también tienen una 'directiva' RoHS 2. Estos incluyen China, Taiwán, Japón, Corea y también California con su Ley de Reciclaje de Residuos Electrónicos de 2003. A excepción de este último, todos siguen el formato de EU RoHS 2 y el esquema de exenciones (6).
Lámparas de mercurio: malas para el crecimiento y el desarrollo
Desde un punto de vista empresarial, es comprensible que los productores de lámparas de mercurio defiendan el status quo. Probablemente por eso les cuesta a los consultores de los institutos asesorar para la extinción de una exención. Intentan ser lo más expansivos posible con la aplicación de las lámparas de vapor de mercurio específicas, para obtener un período de renovación máximo.
Eso no es lo mejor para todos y ciertamente no para el medio ambiente, o como dice la Oficina Europea de Medio Ambiente: “No estamos a favor de la duración de muchas de las exenciones solicitadas por mercurio en gran parte por la afirmación de que las lámparas LED equivalentes no son un reemplazo práctico hoy para cada aplicación. En cambio, estamos solicitando fechas de vencimiento definitivas a corto plazo en ciertas categorías de lámparas sobre la base de que los LED son ambientalmente preferibles y prácticos para la mayoría de las aplicaciones ".
Incluso desde un punto de vista comercial estricto, las lámparas de mercurio no siempre son la mejor opción. El tipo de lámpara que se utiliza en las aplicaciones de impresión suele ser una lámpara de arco de vapor de mercurio lineal de presión media. Las lámparas UV de presión media curan las tintas y los recubrimientos instantáneamente, lo que permite que el equipo funcione a velocidades muy altas durante períodos prolongados, pero funcionan a temperaturas muy altas (850 a 950 Celsius o 1550 a 1750 Fahrenheit). Y aquí tenemos la primera desventaja desde la perspectiva de los costos. Si las lámparas funcionan demasiado frías, es posible que no curen la tinta o el recubrimiento, por lo que los impresores deben mantenerlas encendidas en todo momento, lo que desperdicia una gran cantidad de energía, lo cual es costoso tanto en términos de dinero como de costo ambiental.
Cuando le pregunté a Durst Phototechnik AG por qué siguen ofreciendo mercurio junto a sus máquinas LED, su portavoz dijo: “Las lámparas convencionales de vapor de mercurio o galio son una tecnología bien establecida para el curado industrial de tintas UV. Los costos de hardware, especialmente para las grandes máquinas de producción industrial, son mucho más bajos, en un factor de dos a tres, que, por ejemplo, los sistemas UV-LED ".
Sin embargo, el costo del hardware es solo un factor y ni siquiera es el más importante. El costo de la energía desperdiciada debido a la necesidad de "estar siempre conectado" cuando se mide durante toda la vida útil de una imprenta también debe tenerse en cuenta. A eso hay que añadir que estas lámparas generan mucho calor y ozono también. Ambos deben ser expulsados del área de producción, lo que nuevamente cuesta una gran cantidad de energía que de otro modo sería inútil.
También existe el riesgo de contaminantes como el polvo en aerosol de otras prensas o partículas de polvo que pueden hornearse en las lámparas, creando una neblina y disminuyendo el rendimiento de la lámpara y la alta temperatura a la que funcionan estas lámparas evita la impresión en materiales delicados como plástico de burbujas o muy delgados. sustratos.
Durst también mencionó que los materiales de curado de mercurio, las concentraciones de fotoiniciador y los costos del fotoiniciador son más bajos que los que se usan con la tecnología LED, pero, por otro lado, los usuarios a veces desperdician la producción debido a un curado desigual o cambios de color que a menudo resultan de la degradación de la bombilla de mercurio o de los operadores. tratando de encontrar la combinación adecuada de energía de curado para la tinta en un sustrato en particular.
Según Durst, el LED UV tampoco está completamente a la par para todos los propósitos de curado UV en la industria. El portavoz dijo: “Actualmente no existe una alternativa práctica que las lámparas de descarga de gas convencionales para generar longitudes de onda UV-C y UV-B que serán necesarias para lograr propiedades específicas en el curado UV, como la mayor dureza superficial y buena resistencia al rayado. "
Sin embargo, Jennifer Heathcote, Eminence UV, dijo: “Las propiedades físicas y estéticas deseadas del curado final, así como el uso previsto del producto, deben especificarse y son fundamentales para impulsar la química de la formulación (de la tinta) y, en última instancia, si un LED UV La solución curada es incluso posible hoy. Por ejemplo, las tintas, barnices y adhesivos generalmente curan bien con LED y cumplen con la mayoría de los requisitos de impresión gráfica. Sin embargo, la liberación de silicona y las capas duras industriales todavía están en desarrollo y están al menos de tres a cinco años para la disponibilidad comercial a gran escala ". (7)
Finalmente, las lámparas de mercurio tienen un costo oculto: el reciclaje. La directiva europea WEEE (8) requiere que las empresas reciclen el mercurio de estas lámparas y cada país miembro de la UE impone sus propias multas para asegurarse de que se cumpla el requisito (9).
La necesidad de reciclaje está totalmente regulada, lo que significa que los impresores no pueden simplemente tirar estas lámparas en un balde. En cambio, las leyes aplicables de cada país definen todo el proceso de principio a fin y la carga del proceso de reciclaje recae en el proveedor de la lámpara (el propietario de la marca, en realidad), quien puede cobrar al usuario final un costo adicional por lámpara y hacerlo obligatorio para la impresora para alquilar un contenedor especialmente diseñado (10).
Los méritos de la tecnología UV-LED
Para el curado UV de tintas, las exenciones de RoHS 2 realmente deberían denegarse porque existe una alternativa perfectamente viable que, a lo largo de la vida útil del equipo, no tiene un impacto negativo en el crecimiento económico y el desarrollo, mientras que tiene un impacto mucho menor en el medio ambiente.
Esa alternativa es la tecnología UV-LED y ha madurado durante la última década hasta un punto en el que comienza a ser mejor que el mercurio en varias áreas.
La ventaja más obvia del LED es que es una matriz en contraste con una lámpara. El beneficio de una matriz es que si falla un diodo, la intensidad de la luz de la superficie solo se ve mínimamente afectada. Sin embargo, lo más importante es que las lámparas LED alcanzan un máximo de 40 grados centígrados, mientras que las de mercurio se calientan a más de 60 grados. A diferencia de las lámparas de mercurio, incluso las de bajo consumo energético, las lámparas LED son mucho más eficientes energéticamente. Utilizan aproximadamente el 20% de la radiación UV para el curado y solo el 80% se convierte en calor.
Un estudio realizado por la Asociación de Investigación de Tecnología Gráfica Fogra (11) mostró que el curado LED reduce el consumo de energía hasta en un 82% en comparación con los dispositivos que utilizan lámparas de arco de mercurio convencionales.
Si bien es cierto que los sistemas UV-LED necesitan tintas especialmente formuladas para aprovechar al máximo la tecnología, con tintas UV formuladas para igualar la longitud de onda de los diodos LED, los sistemas que curan con lámparas LED son tan rápidos como los sistemas curados con mercurio. Hace unos años, los sistemas LED comenzaron a igualar la velocidad de las prensas de producción de alta velocidad. Una razón de esto es que las obras de arte curadas con LED se secan inmediatamente después de la impresión, lo que tiene un efecto positivo en la velocidad de producción general.
La tecnología LED en su conjunto consume menos tinta, lo que minimiza el desperdicio, otra característica respetuosa con el medio ambiente. Las tintas desarrolladas para la tecnología UV-LED responden mejor y si la imprenta tiene un software de interfaz digital optimizado para LED, podrá aplicar una capa más fina de tinta para obtener los mismos resultados que con el curado convencional. Durante el curado LED, la tinta no se absorbe en el sustrato: el 100% del pigmento se solidifica.
Todo esto requiere que la impresora y las tintas se combinen cuidadosamente entre sí. Ken Hanulec, vicepresidente de marketing de soluciones de inyección de tinta de EFI, dijo: “EFI considera todos los parámetros al lanzar un nuevo producto al mercado. Estos incluyen la impresora, los cabezales de impresión, el sistema de curado, la tinta y todos los demás componentes técnicos ".
Para hacer de sus sistemas la impresora preferida para las certificaciones 3M ™ MCS ™, EFI formuló sus tintas en colaboración con 3M. La garantía de 3M asegura que los gráficos producidos con tecnologías de inyección de tinta EFI en combinación con los medios de 3M funcionarán como se espera durante la vida útil del gráfico. Para que esto sea posible, EFI utiliza pigmentos de grado automotriz, triturándolos y controlándolos para mantener una distribución ajustada.
Además, las lámparas LED son seguras, mientras que las de mercurio son un riesgo en el lugar de trabajo. Si el escudo exterior de una matriz de LED está dañado, no hay efectos dañinos. Si la bombilla exterior de una lámpara de mercurio se rompe, se emite una intensa radiación ultravioleta. La exposición a los rayos ultravioleta puede provocar quemaduras en los ojos y la piel y otras molestias.
UV-LED también le permite imprimir en sustratos inusuales, incluidos metales altamente reflectantes, superficies con mucha textura, películas delgadas como una astilla, sensibles al calor y más. También se puede imprimir poliéster y otros textiles especiales, ya que los LED son fríos en comparación con las lámparas de mercurio. De hecho, las impresoras UV-LED le permiten imprimir en PVC con un grosor de 0,2 a 0,5 mm.
Si bien el lobby del mercurio sugiere que todo lo impulsado por LED le costará más, personalmente he entrevistado a muchos impresores de la UE que dijeron que en realidad hizo crecer su negocio por dos razones:
Pueden imprimir en sustratos baratos y exóticos como espejos, vidrio fino y otros materiales delicados.
A los clientes les encanta poder decir que solo utilizan productos y servicios respetuosos con el medio ambiente; vale la pena ser "ecológicos".
Y los LED también son más rentables en otros aspectos. El fabricante Agfa Graphics afirma: “Como se disipa menos calor de una lámpara LED, es más fácil mantener el material plano debajo de la lanzadera. Esto elimina los choques de cabeza y, por lo tanto, menos necesidad de reprocesos que desperdiciarían medios y tinta. Además, un sistema LED contiene menos piezas que podrían requerir reemplazo, como persianas y espejos ". Además, como las lámparas LED UV no contienen mercurio, no hay necesidad de desechar el mercurio ni costos relacionados. Los LED tampoco producen gas ozono que deba extraerse mediante ventilación (12).
Incluso las prensas de impresión como las de Heidelberg de 5 colores convertidas a LED tienen ventajas, como explica Keith Lunt, director ejecutivo de Opal Print, con sede en el Reino Unido, en un video de estudio de caso en el sitio web de BluPrint UK (13). Menciona colores más vibrantes y un punto más nítido y no está solo. En una historia destacada de 2018, el personal de FESPA informó que las impresoras que ya usan UV-LED informan un consumo de energía hasta un 70% menor que los sistemas convencionales y un mayor brillo del color, debido a un mayor contenido de pigmento (14).
Los LED UV tienen una vida útil operativa de 10.000 a 20.000 horas. Las lámparas de arco de mercurio tienen una vida útil de aproximadamente 1.500 horas. Esto significa que debe reemplazar la lámpara de mercurio peligrosa entre ocho y diez veces más a menudo que su contraparte LED. Al final de su vida útil, los LED se reciclan idealmente para aprovechar al máximo los minerales raros que contienen y encajarlos en una economía circular, no porque contengan tantos materiales tóxicos que puedan liberarse al aire o filtrarse en las reservas de agua. , pero debido a los costosos minerales de tierras raras que contienen. El grupo de proyectos Fraunhofer Project Group Recycling and Resource Strategies IWKS y el Technische Universität Darmstadt Institute for Materials Science (15) discutieron un programa de recirculación que lo abarca todo.
Conclusión
El Convenio de Minamata por sí solo tendrá poco o ningún impacto directo en la industria de la impresión. Dado que la Convención concentra los esfuerzos en torno a la minería por un lado y el uso de mercurio para fines más generales por el otro, y RoHS 2 funciona con excepciones de alcance y renovaciones de exenciones, la prohibición del mercurio de 2020 impuesta por las definiciones de productos del tratado de Minamata ciertamente no tiene un impacto inmediato en la industria de la impresión de curado UV convencional.
En lo que respecta a RoHS 2, los fabricantes de lámparas de mercurio siguen intentando ampliar y renovar todas las lámparas de mercurio de la categoría 4 (f). Por lo tanto, parecen beneficiarse de la confusión causada por la amplia gama de productos que se incluyen en esta categoría, lo que hace que la tarea de los consultores de asesorar a la Comisión sobre la renovación de la exención sea casi imposible.
Curiosamente, esto contradice el objetivo de la directiva de prohibir el mercurio para 2020, sin duda teniendo en cuenta el avance de la tecnología UV-LED durante la última década en términos puramente tecnológicos y la ausencia total de mercurio (16).
Los numerosos informes positivos de usuarios que he escuchado personalmente de múltiples entrevistas con impresores en Gran Bretaña y en el continente europeo parecen indicar que las empresas de impresión que se aferran a los métodos convencionales de curado UV están haciendo menos bien en términos de expansión de su negocio que sus colegas / competidores que están adoptando la tecnología UV-LED, esta última que se considera limpia y ecológicamente sólida.
