Introdução
O papel à sua frente tem como objetivo esclarecer se as lâmpadas de vapor de mercúrio usadas na indústria de impressão para a cura UV de tintas serão eliminadas em 2020, o mais tardar, e se ainda há necessidade de continuar a curar tinta com este tecnologia.
2020 é o ano da proibição mundial do mercúrio. Em maio de 2014, a Assembleia Mundial da Saúde (AMS), fórum pelo qual a Organização Mundial da Saúde (OMS) é governada por seus 194 estados membros, deu início à implementação da Convenção de Minamata sobre Mercúrio (Hg) para proteger a saúde humana e o meio ambiente dos efeitos da exposição ao mercúrio e aos compostos de mercúrio. Desde então, 128 países aderiram à Convenção e 107 a ratificaram.
A União Europeia (UE) escreveu sua primeira diretiva sobre a redução de substâncias perigosas (RoHS) em 2002. A RoHS foi seguida pela RoHS 2 em 2011. RoHS 2 é uma versão expandida da diretiva original em termos de número de substâncias, escopo e aplicação restritiva de isenções. No entanto, um princípio fundamental na legislação da UE continua sendo que a aplicação das regras da UE não deve prejudicar o crescimento e o desenvolvimento, de modo que a legislação da RoHS 2 nunca é tão direta quanto parece.
Como resultado, as isenções da RoHS 2 estão em vigor para lâmpadas de arco de mercúrio de baixa, média e alta pressão, que serão eliminadas gradualmente a partir de abril de 2015, conforme tecnologias de substituição adequadas se tornem disponíveis. As isenções podem ser renovadas e a indústria de fabricação de lâmpadas de mercúrio solicitou com sucesso uma renovação para dispositivos de categoria 4 (f) - a categoria que inclui as lâmpadas de cura UV para impressão - em 2015 e eles já estão trabalhando em um pedido para os próximos 5 anos renovação do período.
A UE subscreveu as regras da Convenção de Minamata em 2016, quando a RoHS 2 e outras diretivas e regulamentos foram alinhados com o tratado. Portanto, a UE está vinculada ao que agora ficou conhecido como “proibição do mercúrio em 2020”.
Por que a proibição do mercúrio está muito atrasada
A doença de Minamata é uma síndrome neurológica causada por envenenamento grave por mercúrio. Em casos extremos, insanidade, paralisia, coma e morte ocorrem semanas após o aparecimento dos primeiros sintomas. O tratado de Minamata leva o nome da cidade japonesa que testemunhou um dos piores incidentes de envenenamento industrial por mercúrio em 1956. A causa foi a liberação de metilmercúrio nas águas residuais industriais da fábrica de produtos químicos da Chisso Corporation, que continuou de 1932 a 1968 (1).
Não há nível de exposição seguro conhecido para mercúrio elementar em humanos. Os efeitos foram observados mesmo em níveis muito baixos. Junto com seus vários compostos, tem uma série de impactos graves para a saúde, incluindo danos ao sistema nervoso central, tireóide, rins, pulmões, sistema imunológico, olhos, gengivas e pele. Vítimas sobreviventes podem sofrer perda de memória ou comprometimento da linguagem e os danos ao cérebro não podem ser revertidos.
Em Minamata, o metilmercúrio foi bioacumulado nos moluscos e peixes da Baía de Minamata e do Mar de Shiranui. A população local, que depende muito do que o mar fornece para a alimentação diária, foi envenenada por mercúrio ao longo dos 36 anos em que a fábrica continuou liberando o tóxico.
Em março de 2001, 2.265 vítimas foram oficialmente reconhecidas como portadoras da doença de Minamata (1.784 das quais morreram) e mais de 10.000 receberam compensação financeira da Chisso Corporation. Em 2004, a empresa pagou $ 86 milhões de indenização e no mesmo ano foi condenada a limpar sua contaminação. Em 29 de março de 2010, foi alcançado um acordo para indenizar as vítimas ainda não certificadas.
Um segundo surto da doença de Minamata ocorreu na Prefeitura de Niigata em 1965. Esses casos são enganosos, pois parecem sugerir que o envenenamento é fatal apenas se tiver a chance de invadir o corpo por um longo tempo. No entanto, o caso de Karen Wetterhahn conta uma história ainda mais terrível.
Karen Wetterhahn, uma professora americana de química do Dartmouth College, New Hampshire, era especialista em exposição a metais tóxicos. Ela morreu em 1997, aos 48 anos, como resultado de exposição acidental ao composto orgânico de mercúrio dimetilmercúrio. Luvas de proteção não a protegeram e apenas algumas gotas do produto químico absorvido pelas luvas mostraram-se fatais em menos de um ano (2).
A Convenção Minamata
A Convenção de Minamata é o tratado que prova que o mundo está atento aos riscos e está ciente de que, como o mercúrio é transportado ao redor do globo através do meio ambiente, suas emissões e liberações podem afetar a saúde humana e o meio ambiente, mesmo em locais remotos.
Devido aos efeitos transfronteiriços do mercúrio, os países precisam cooperar para diminuir as emissões e liberações de mercúrio. O objetivo do tratado é nos proteger de emissões antropogênicas e liberações de mercúrio e compostos de mercúrio. Ele contém disposições relacionadas a todo o ciclo de vida do mercúrio, incluindo controles e reduções em uma variedade de produtos, processos e indústrias onde o mercúrio é usado, liberado ou emitido. O tratado também trata da mineração direta de mercúrio, sua exportação e importação, seu armazenamento seguro e seu descarte como resíduo.
A Convenção entrou em vigor em 16 de agosto de 2017. 128 países realmente assinaram a Convenção, enquanto 107 a ratificaram. A proibição afetará particularmente a mineração artesanal de ouro, que se tornou uma fonte lucrativa de renda em países como Tailândia, Peru e Senegal nos últimos anos. A partir de 2020, a Convenção proibirá a produção, importação e exportação de produtos que contenham mercúrio, incluindo monitores de pressão arterial, termômetros clínicos e outros produtos3.
A proibição do mercúrio de Minamata lista "lâmpadas de vapor de mercúrio de alta pressão (HPMV) para fins de iluminação geral", mas as partes ratificantes podem interpretar quaisquer definições do tratado de forma restritiva, então cabe a essas partes incluir lâmpadas especializadas em seu planejamento para eliminar o mercúrio.
RoHS 2 e o meio ambiente vs. a lâmpada de mercúrio de cura UV
A RoHS 2 é a resposta da UE para o problema dos resíduos perigosos, mas a diretiva, para não prejudicar o crescimento e o desenvolvimento, permite exceções e isenções. Estes são concedidos após passar por um processo de revisão que leva de alguns meses a alguns anos, com contribuições (prós e contras) de todas as partes interessadas e uma análise subsequente por um dos institutos certificados.
Outro obstáculo que uma proibição total de mercúrio enfrenta é a interpretação dos termos “ferramenta industrial estacionária de grande escala” e “instalação fixa de grande escala”. Estes termos estão relacionados ao escopo da RoHS 2. “Escopo” refere-se a se um dispositivo é afetado pelas restrições da RoHS 2 ou não. Se um dispositivo não estiver no escopo, ele será automaticamente isento.
Fora do escopo da RoHS 2 estaria, por exemplo, uma impressora que o vendedor precisa de um caminhão para entregar na porta do cliente, deve montar e instalar e não pode se mover sem desmontá-la e repetir o processo. Isso significa que essas grandes unidades de UV movidas a mercúrio podem continuar a funcionar como antes. A distribuição de peças sobressalentes também é garantida.
As grandes instalações industriais estão totalmente isentas, portanto as impressoras industriais não são afetadas pela proibição e não o serão, a menos que a diretiva seja atualizada após uma rodada de consultas legislativas e com a aprovação da Comissão da UE. O raciocínio é que a quantidade de mercúrio é muito baixa e as lâmpadas são totalmente recicladas. Não há restrição para armazená-los (4).
Para impressoras menores - aquelas que você pode (mesmo teoricamente) instalar-se e são mais ou menos fáceis de mover - as lâmpadas de mercúrio já teriam sido proibidas, não fosse pelo sistema de isenção. A fim de gerar segurança para o investimento, foi apresentado em 2015 um requerimento junto da Comissão Europeia para uma regulamentação clara por parte de uma série de associações industriais que 'defendem' os interesses dos seus membros. O objetivo era renovar a isenção em vigor para todas as lâmpadas UV de arco de mercúrio usadas para qualquer finalidade de cura UV, incluindo impressão (5).
Um dos signatários envolvidos no pedido de renovação foi RadTech, a associação europeia que promove o uso de tecnologia de cura UV / EB para tintas, revestimentos e adesivos. Sobre a prorrogação, o Secretário-Geral da RadTech Europe afirmou: “Por incrível que pareça, a decisão formal ainda está pendente, embora a isenção devesse ter entrado em vigor há anos. O instituto responsável pela revisão recomendou à Comissão que prorrogasse a isenção, mas a decisão está a demorar por parte da Comissão, uma vez que esta tinha outras prioridades. A indústria, aliás, já está iniciando os preparativos para apresentar o pedido de prorrogação da isenção para o próximo prazo ”.
Se uma isenção expirar enquanto ainda estiver sob revisão, ela será estendida para permitir que o pedido seja revisado e a legislação atualizada. Para as isenções programadas para expirar em 22 de julho de 2016, um grande número de solicitações foi recebido, causando um atraso no processo de revisão, e o prazo de validade delas foi adiado para uma decisão oficial. As decisões foram tomadas em uma base contínua. Dado o número de pedidos de prorrogação que foram feitos, pode demorar algum tempo até que todos eles sejam oficialmente lançados.
Um membro da RadTech, quando questionado sobre por que as lâmpadas de mercúrio ainda exigem isenções, disse: “Grandes instalações industriais estão completamente isentas. Portanto, a proibição não afeta as impressoras industriais. A quantidade de mercúrio é muito baixa em comparação com produtos de massa, como lâmpadas de mercúrio. Essas lâmpadas geralmente são totalmente recicladas. Não há restrição para armazená-los. ” No entanto, se todos os equipamentos de impressão industrial estiverem fora do escopo da RoHS 2, não é imediatamente aparente por que a RadTech deveria apoiar renovações de isenção. Na realidade, muitas impressoras de cura UV são pequenas o suficiente para estarem no escopo.
Para fins de integridade, devemos considerar que outros países também têm uma 'diretiva' RoHS 2. Isso inclui China, Taiwan, Japão, Coréia e também a Califórnia com sua Lei de Reciclagem de Resíduos Eletrônicos de 2003. Exceto por este último, todos eles seguem o formato da RoHS 2 da UE e o esquema de isenções (6).
Lâmpadas de mercúrio: ruins para o crescimento e o desenvolvimento
Do ponto de vista comercial, é compreensível que os fabricantes de lâmpadas de mercúrio defendam o status quo. Provavelmente é por isso que dificultam os consultores dos institutos aconselhando a extinção de uma isenção. Eles tentam ser o mais expansivos possível com a aplicação das lâmpadas de vapor de mercúrio direcionadas, a fim de obter um período máximo de renovação.
Isso não é do melhor interesse de todos e certamente não do meio ambiente, ou como afirma o European Environmental Bureau: “Não favorecemos a duração de muitas das isenções de mercúrio solicitadas, em grande parte devido à afirmação de que lâmpadas LED equivalentes não são uma substituição prática hoje para cada aplicação. Em vez disso, estamos solicitando datas de validade definitivas e de curto prazo em certas categorias de lâmpadas, com base no fato de que os LEDs são ambientalmente preferíveis e práticos para a maioria das aplicações ”.
Mesmo de um ponto de vista estritamente comercial, as lâmpadas de mercúrio nem sempre são a melhor escolha. O tipo de lâmpada usada em aplicações de impressão é geralmente uma lâmpada de arco de vapor de mercúrio linear de média pressão. As lâmpadas UV de média pressão curam tintas e revestimentos instantaneamente, permitindo que o equipamento funcione em velocidades muito altas por longos períodos, mas operam em temperaturas muito altas (850 a 950 Celsius ou 1550 a 1750 Fahrenheit). E aqui temos a primeira desvantagem de uma perspectiva de custo. Se as lâmpadas esfriarem demais, elas podem não curar a tinta ou o revestimento, portanto, as impressoras precisam mantê-las acesas o tempo todo, desperdiçando muita energia - caro tanto em termos de dinheiro quanto de custo ambiental.
Quando perguntei à Durst Phototechnik AG por que eles ainda oferecem mercúrio ao lado de suas máquinas de LED, seu porta-voz disse: “As lâmpadas convencionais de vapor de mercúrio e / ou gálio são uma tecnologia bem estabelecida para a cura industrial de tintas UV. Os custos de hardware, especialmente para grandes máquinas de produção industrial, são muito mais baixos - por um fator de dois a três - do que, por exemplo, sistemas UV-LED. ”
No entanto, o custo do hardware é apenas um fator e nem mesmo é o mais importante. O custo da energia desperdiçada devido à necessidade "sempre ligada", quando medido ao longo de toda a vida útil de uma impressora, também deve ser contabilizado. Deve-se acrescentar que essas lâmpadas geram muito calor e ozônio também. Ambos precisam ser forçados a sair da área de produção - novamente custando muita energia, de outra forma inútil.
Há também o risco de contaminantes como pó de spray de outras prensas ou partículas de poeira que podem assar nas lâmpadas, criando uma névoa e diminuindo o desempenho da lâmpada e a alta temperatura em que essas lâmpadas funcionam impede a impressão em materiais delicados, como plástico bolha ou muito fino substratos.
Durst também mencionou que os materiais de cura de mercúrio, as concentrações de fotoiniciador e os custos do fotoiniciador são menores do que aqueles usados com a tecnologia LED, mas, por outro lado, os usuários às vezes perdem a produção devido à cura desigual ou mudanças de cor que geralmente resultam da degradação do bulbo de mercúrio ou dos operadores tentando encontrar a combinação certa de energia de cura para tinta em um substrato específico.
De acordo com Durst, o LED UV não é totalmente compatível com todos os propósitos de cura UV da indústria. O porta-voz disse: “Atualmente não há alternativa prática do que as lâmpadas convencionais de descarga de gás para gerar comprimentos de onda UV-C e UV-B que serão necessários para atingir propriedades específicas na cura UV, como a mais alta dureza de superfície e boa resistência a arranhões. ”
No entanto, Jennifer Heathcote, Eminence UV, disse: "As propriedades físicas e estéticas desejadas da cura final, bem como o uso pretendido do produto, devem ser especificadas e são instrumentais na condução da química da formulação (de tinta) e, em última análise, se um LED UV solução curada é ainda possível hoje. Por exemplo, tintas, vernizes e adesivos geralmente curam bem com LED e atendem à maioria dos requisitos de impressão gráfica. A liberação de silicone e os revestimentos rígidos industriais, no entanto, ainda estão em desenvolvimento e estão pelo menos três a cinco anos longe da disponibilidade comercial em larga escala. ” (7)
Por fim, as lâmpadas de mercúrio têm um custo oculto: a reciclagem. A diretiva europeia WEEE (8) exige que as empresas reciclem o mercúrio dessas lâmpadas e cada país membro da UE impõe suas próprias multas para garantir que o requisito seja atendido (9).
A necessidade de reciclagem é totalmente regulamentada, o que significa que as impressoras não podem simplesmente jogar essas lâmpadas em um balde. Em vez disso, as leis aplicáveis de cada país definem todo o processo do início ao fim e o ônus do processo de reciclagem recai sobre o fornecedor da lâmpada (o proprietário da marca, na verdade), que pode cobrar do usuário final um custo extra por lâmpada e torná-lo obrigatório para a impressora para alugar um recipiente especialmente projetado (10).
Méritos da tecnologia UV-LED
Para a cura UV de tintas, as isenções da RoHS 2 deveriam ser negadas porque há uma alternativa perfeitamente viável que - ao longo da vida útil do equipamento - não tem um impacto negativo no crescimento econômico e no desenvolvimento, embora tenha um impacto muito menor no meio ambiente.
Essa alternativa é a tecnologia UV-LED, que amadureceu na última década a um ponto em que começa a ser melhor do que o mercúrio em várias áreas.
A vantagem mais óbvia do LED é que ele é uma matriz em contraste com uma lâmpada. O benefício de um array é que, se um diodo falhar, a intensidade da luz da superfície é afetada apenas minimamente. No entanto, o mais importante, as lâmpadas LED atingem um máximo de 40 graus centígrados, enquanto as lâmpadas de mercúrio aquecem até mais de 60 graus. Em contraste com as lâmpadas de mercúrio, mesmo as de baixo consumo, as lâmpadas LED são muito mais eficientes em termos de energia. Eles usam cerca de 20% da radiação UV para a cura e apenas 80% é convertido em calor.
Um estudo da Fogra Graphic Technology Research Association (11) mostrou que a cura por LED reduz o consumo de energia em até 82% quando comparada com dispositivos que usam lâmpadas convencionais de arco de mercúrio.
Embora seja verdade que os sistemas UV-LED precisam de tintas especialmente formuladas para se beneficiar ao máximo da tecnologia, com as tintas UV formuladas para corresponder ao comprimento de onda dos diodos LED, os sistemas que curam com lâmpadas LED são tão rápidos quanto os sistemas curados com mercúrio. Há alguns anos, os sistemas LED começaram a corresponder à velocidade das prensas de produção de alta velocidade. Uma razão para isso é que a arte curada com LED é seca imediatamente após a impressão, o que tem um efeito positivo na velocidade geral de produção.
A tecnologia LED como um todo consome menos tinta, minimizando o desperdício, outro recurso ecológico. As tintas desenvolvidas para a tecnologia UV-LED são mais responsivas e se a impressora possuir um software digital front-end otimizado para LED, poderá aplicar uma camada mais fina de tinta para obter os mesmos resultados da cura convencional. Durante a cura do LED, a tinta não é absorvida pelo substrato - 100% do pigmento se solidifica.
Tudo isso exige que a impressora e as tintas sejam cuidadosamente combinadas entre si. Ken Hanulec, vice-presidente de marketing de soluções para jato de tinta da EFI, disse: “A EFI considera todos os parâmetros ao lançar um novo produto no mercado. Isso inclui a impressora, cabeçotes de impressão, sistema de cura, tinta e todos os outros componentes técnicos. ”
Para fazer de seus sistemas a impressora preferida para as certificações 3M ™ MCS ™, a EFI formulou suas tintas em colaboração com a 3M. A garantia da 3M garante que os gráficos produzidos com as tecnologias de jato de tinta EFI em combinação com a mídia 3M terão o desempenho esperado durante a vida útil do gráfico. Para tornar isso possível, a EFI usa pigmentos de grau automotivo, moendo e controlando-os para manter uma distribuição justa.
Além disso, as lâmpadas LED são seguras, enquanto as lâmpadas de mercúrio são um risco no local de trabalho. Se a blindagem externa de um painel de LEDs estiver danificada, não haverá efeitos prejudiciais. Se o bulbo externo de uma lâmpada de mercúrio quebrar, uma intensa radiação UV é emitida. A exposição aos raios ultravioleta pode causar queimaduras nos olhos e na pele, além de outros desconfortos.
UV-LED também permite imprimir em substratos incomuns, incluindo metais altamente reflexivos, superfícies altamente texturizadas, filmes sensíveis ao calor e muito finos. Poliéster e outros tecidos especiais também podem ser impressos, pois os LEDs são legais em comparação com as lâmpadas de mercúrio. Na verdade, as impressoras UV-LED permitem que você imprima em PVC com espessura de 0,2 a 0,5 mm.
Embora o lobby do mercúrio sugira que tudo que é movido a LED vai custar mais caro, eu pessoalmente entrevistei muitos impressores da UE que disseram que isso na verdade fez seus negócios crescerem por dois motivos:
Eles podem imprimir em substratos baratos e exóticos, como espelhos, vidros finos e outros materiais delicados.
Os clientes adoram poder dizer que usam apenas produtos e serviços ecológicos - vale a pena ser “verde”.
E os LEDs também são mais econômicos de outras maneiras. O fabricante Agfa Graphics declara: “À medida que menos calor é dissipado de uma lâmpada LED, é mais fácil manter a mídia plana sob o ônibus. Isso elimina travamentos de cabeçote e, portanto, menos necessidade de retrabalho, o que desperdiçaria mídia e tinta. Além disso, um sistema de LED contém menos peças que podem exigir substituição, como persianas e espelhos. ” Além disso, como as lâmpadas LED UV não contêm mercúrio, não há necessidade de descarte de mercúrio ou quaisquer custos relacionados. Os LEDs também não produzem gás ozônio que precisa ser extraído por ventilação (12).
Mesmo impressoras como a impressora Heidelberg de 5 cores convertida em LED têm vantagens, como explica o CEO da Opal Print, Keith Lunt, em um estudo de caso em vídeo no site da BluPrint UK (13). Ele menciona cores mais vibrantes e um ponto mais nítido e não está sozinho. Em uma reportagem de 2018, a equipe da FESPA relatou que as impressoras que já usam UV-LED estão relatando um consumo de energia até 70% menor do que os sistemas convencionais e maior brilho de cor, decorrente do maior conteúdo de pigmento (14).
Os LEDs UV têm uma vida útil operacional de 10.000 a 20.000 horas. As lâmpadas de arco de mercúrio têm uma vida útil de cerca de 1.500 horas. Isso significa que você deve substituir a lâmpada de mercúrio perigosa cerca de oito a dez vezes mais do que a lâmpada LED. No final de sua vida útil, os LEDs são idealmente reciclados para aproveitar ao máximo os minerais raros dentro deles e colocá-los em uma economia circular, não porque contenham tantos materiais tóxicos que podem ser liberados no ar ou vazar nas reservas de água , mas por causa dos caros minerais de terras raras que eles contêm. Um programa de recirculação abrangente foi discutido pelo Fraunhofer Project Group Reciclagem de Materiais e Estratégias de Recursos IWKS e o Instituto Technische Universität Darmstadt para Ciência de Materiais (15).
Conclusão
A Convenção de Minamata por si só terá pouco ou nenhum impacto direto na indústria gráfica. Como a Convenção concentra esforços em torno da mineração por um lado e o uso mais geral de mercúrio por outro, e a RoHS 2 trabalha com exceções de escopo e renovações de isenção, a proibição de mercúrio de 2020 imposta pelas definições de produto do tratado de Minamata certamente não tem impacto imediato na indústria de impressão convencional de cura UV.
No que diz respeito à RoHS 2, os produtores de lâmpadas de mercúrio continuam tentando estender e renovar todas as lâmpadas de mercúrio da categoria 4 (f). Parecem assim beneficiar da confusão causada pela vasta gama de produtos que se enquadram nesta categoria, tornando quase impossível a tarefa dos consultores de aconselhar a Comissão sobre a renovação da isenção.
Isso está estranhamente em desacordo com o objetivo da diretiva de proibir o mercúrio até 2020, certamente tendo em conta o avanço da tecnologia de LED UV na última década em termos puramente tecnológicos e a ausência total de mercúrio (16).
Os muitos relatórios positivos de usuários que ouvi pessoalmente em várias entrevistas com impressores na Grã-Bretanha e no continente europeu parecem indicar que as empresas de impressão que se apegam aos métodos convencionais de cura UV estão se saindo menos bem em termos de expansão de seus negócios do que seus colegas / concorrentes que estão adotando a tecnologia UV-LED, esta última considerada limpa e ecologicamente correta.
