Los gobiernos y las organizaciones no gubernamentales (NGOs) establecen y actualizan periódicamente políticas que estipulan que los materiales más peligrosos y tóxicos deben sustituirse por alternativas cuando se identifiquen. Los materiales nocivos destinados al reemplazo se conocen comúnmente como sustancias de gran preocupación (SVHC). Una designación de SVHC impulsa la regulación que define las circunstancias bajo las cuales se prohíbe el uso del material y especifica cómo se deben obtener, vender, transportar, importar, exportar y desechar los materiales permitidos. Cuando no existen alternativas viables a las SVHC, a menudo se establecen exenciones o plazos de eliminación gradual.
Mercurio en lámparas de curado UV
Mercurio (Hg) es un ejemplo de SVHC. La regulación del mercurio afecta directamente a los fabricantes y usuarios de curado UV, ya que las lámparas UV contienen una pequeña cantidad de mercurio elemental. La física del mercurio elemental da como resultado emisiones de banda ancha de energía ultravioleta, visible e infrarroja cuando el mercurio se vaporiza en un plasma de alta temperatura dentro de un tubo de cuarzo sellado que contiene gas inerte a presión media. Sin mercurio, las lámparas UV no funcionan. Durante el transporte, almacenamiento y uso, el mercurio dentro de las lámparas UV existe en estado líquido, gaseoso y de plasma. Para las lámparas de proveedores acreditados, el mercurio en los tres estados está contenido de manera segura dentro del tubo de cuarzo sellado de la lámpara.
Desde la década de 1940, la química curable por UV se ha formulado para reaccionar a la salida de amplio espectro generada únicamente por el mercurio elemental vaporizado. Esto se aplica a las lámparas de microondas y de arco de mercurio estándar, así como a las lámparas de halogenuros metálicos, dopadas y aditivas que contienen pequeñas cantidades de metal además de mercurio. Los ejemplos de metales utilizados en lámparas aditivas incluyen hierro, galio, indio y estaño. La adición de metal cambia la distribución espectral dentro de la banda UV y facilita el curado óptimo en algunas formulaciones.
La cantidad de mercurio elemental dentro de las lámparas de curado UV varía según el diseño y la longitud de la lámpara; sin embargo, normalmente está entre 10 y 100mg por lámpara. ONU Medio Ambiente hace referencia a un promedio de 25mg por lámpara para las estimaciones de inventario global. Por contexto, un solo empaste dental de amalgama de mercurio, también conocido como empaste de plata, contiene un promedio de 800mg de mercurio. Esto significa que a menudo hay más mercurio en la boca de una persona que el que contienen todas las lámparas UV de una imprenta típica o una línea de conversión.
Preocupaciones de seguridad de mercurio
Si bien el mercurio es una neurotoxina peligrosa, generalmente está a salvo de la exposición humana directa y del daño ambiental cuando se une de forma natural a la tierra, se elimina de forma permanente o se asegura adecuadamente en productos sellados y contenedores de almacenamiento sobre el suelo. El mercurio se vuelve potencialmente dañino para los humanos y los animales cuando se libera de sus confines y se dispersa dentro del ecosistema global o la biosfera. El mercurio ingresa a la biosfera como emisiones de gas y vapor al aire y liberaciones directas e indirectas al agua. Una vez libre, el mercurio migra con facilidad, cambia rápidamente de forma y potencialmente expone a todos los organismos con los que entra en contacto.
Regulación de Mercurio
Políticas promulgadas dentro de la Unión Europea bajo RoHS2 y dentro de los Estados Unidos bajo la Ley Lautenberg3, así como por organismos reguladores como la Comisión Europea (CE), la EPA4, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP)5 y el Convenio Internacional de Minamata sobre el Mercurio6 están destinados a reducir o eliminar el uso antropogénico de mercurio. Antropogénico se refiere al mercurio que se emite directa o indirectamente al aire o se libera al agua por la actividad humana. Si bien la eliminación completa del mercurio antropogénico no es posible hoy en día, se espera que las restricciones y la aplicación aumenten durante la próxima década.
Es importante enfatizar que actualmente no existen políticas o legislación en el Reino Unido, la UE, los EE. UU. o en cualquier otro país del mundo que prohíba específicamente la producción, el uso, la exportación, la importación o el envío general de lámparas de curado UV de mercurio. Además, no se anticipan nuevas restricciones que aborden específicamente las lámparas de curado UV de vapor de mercurio en el corto plazo. Sin embargo, la regulación está en curso y es importante revisar periódicamente las tendencias regulatorias y los cambios en la legislación.
Unión Europea – RoHS
A nivel mundial, la legislación sobre mercurio más activa aplicable a los sistemas de curado UV es la Directiva de la Comisión Europea sobre la restricción de sustancias peligrosas (RoHS). RoHS regula el uso de sustancias peligrosas en equipos eléctricos y electrónicos (EEE), así como el posterior flujo de desechos de equipos eléctricos y electrónicos (WEEE). RoHS se aplica a todos los artículos fabricados para su uso en la UE y los artículos fabricados en otros lugares e importados a la UE. Actualmente hay diez SVHC restringidas por RoHS. Uno de ellos es el mercurio.
Ha habido dos versiones de la Directiva RoHS, así como varias enmiendas. RoHS se legisló inicialmente en 2003 y RoHS 2 reemplazó al original en 2011. Las categorías de EEE cubiertas por RoHS se proporcionan en el Anexo I de la Directiva. Las lámparas de arco de mercurio de presión media se clasifican en el Anexo I como Equipo de iluminación de Categoría 5. 39 En el Anexo III de RoHS 2 se detallan todas las aplicaciones y productos exentos de la restricción.
Históricamente, el Anexo III ha otorgado exenciones renovables de cinco años a las lámparas de curado UV de mercurio. La exención adoptada en 2016 debía expirar en 2021, pero se renovó hasta principios de 2027. Durante 2026 o principios de 2027, la Comisión Europea volverá a evaluar el estado del mercado de curado UV y la viabilidad actual de tecnologías alternativas. Se tomará la decisión de renovar la exención amplia para las lámparas de curado UV por otros cinco años, reducir la exención para ciertas aplicaciones con alternativas comprobadas o eliminar la exención por completo.
Independientemente del estado de exención del mercurio, RoHS contiene una excepción de alcance que excluye las herramientas industriales estacionarias a gran escala (LSSITs) y las instalaciones fijas a gran escala (LSFIs). Para la industria de curado UV, la exclusión del alcance se interpreta ampliamente para incluir prensas de impresión, cámaras y túneles de curado industrial y líneas de conversión, entre otras instalaciones industriales y comerciales. Como resultado, se entiende que el uso de sistemas de curado UV de mercurio en la mayoría de las aplicaciones de producción está exento de las restricciones de RoHS indefinidamente debido al alcance, independientemente de cualquier prohibición específica de las lámparas de curado UV de mercurio o exenciones enumeradas en el Anexo III. Las piezas de repuesto y las actualizaciones de los equipos de curado UV existentes instalados antes de las prohibiciones impuestas también están permitidas indefinidamente.
Estados Unidos de América – Agencia de Protección Ambiental
El poder legislativo del gobierno de los EE. UU. otorgó a la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. (EPA, por sus siglas en inglés) plena autoridad para regular las sustancias y los productos químicos tóxicos a través de la Ley Lautenberg de 2016. Actualmente, la EPA no prohíbe las lámparas de curado UV. Actualmente se enfoca en identificar dónde se usan los productos con mercurio agregado a nivel nacional, así como también el inventario total de mercurio en productos producidos dentro de los EE. UU. e importados a los EE. UU. A través de una evaluación y recopilación de datos continuas, la EPA tiene la intención de eventualmente hacer recomendaciones a los fabricantes sobre alternativas viables sin mercurio para facilitar el abandono del mercurio.
Convenio de Minamata sobre el Mercurio
Otro organismo normativo es el Convenio de Minamata sobre el Mercurio. Este es un tratado internacional que entró en vigor el 16 de agosto de 2017 y ha sido ratificado por 139 países, incluido el Reino Unido, países pertenecientes a la Unión Europea y Estados Unidos. El objetivo de Minamata es eliminar todo el mercurio de los productos y procesos manufacturados.
En las próximas décadas, la política regulatoria estará cada vez más impulsada por este tratado. Es importante tener en cuenta que el cumplimiento de los tratados internacionales como el de Minamata solo puede ser implementado y exigido dentro de las fronteras territoriales por el gobierno gobernante respectivo. Como resultado, la legislación sobre el mercurio tiene el potencial de variar según el país y puede no ser siempre clara. Si bien Minamata actualmente no requiere una prohibición de las lámparas de curado UV de vapor de mercurio, sí requiere que todas las partes eliminen o tomen medidas para reducir el mercurio cuando sea posible. En la UE, el cumplimiento de Minamata será legislado a través de enmiendas RoHS. En los EE. UU., el cumplimiento se implementará a través de reglas publicadas por la EPA.
La 4.ª reunión de la Conferencia de las Partes (COP) del Convenio de Minamata sobre el Mercurio se celebró del 21 al 25 de marzo de 2022 en Indonesia. Durante la reunión no se anunciaron nuevas reglamentaciones ni plazos para la eliminación gradual de las lámparas de curado UV de vapor de mercurio. Sin embargo, se aprobó una enmienda para poner fin al uso de amalgama dental de mercurio en los dientes deciduos de niños menores de 15 años y en mujeres embarazadas y lactantes para diciembre de 2023. La implementación y cumplimiento de esta enmienda es responsabilidad individual de cada una de las 139 partes ratificantes. La quinta reunión de la COP está programada del 30 de octubre al 3 de noviembre de 2023 en Suiza.
Eliminación de lámparas de mercurio
Dado que las emisiones al aire y las liberaciones al agua de productos con mercurio añadido ocurren principalmente durante la eliminación de desechos, las lámparas de vapor de mercurio nunca deben desecharse con la recolección de basura a granel. Cuando se desecha con la basura general, el mercurio ingresa a la biosfera cuando las lámparas se trituran y luego se incineran o entierran. Afortunadamente, la contaminación por mercurio de las lámparas de curado UV se puede evitar reciclando las lámparas a través de instalaciones que aseguren que los componentes de las lámparas se separen y que el mercurio gastado se capture de manera segura. El mercurio recuperado de las lámparas recicladas se almacena de forma segura a largo plazo o se elimina permanentemente, o se procesa a través de protocolos establecidos que reintroducen de forma segura el mercurio elemental en los canales de fabricación permitidos.
Sistemas de curado UV LED
Una alternativa prometedora sin mercurio a las lámparas de curado de arco y microondas son los sistemas de curado UV LED. En la Figura 2 se muestran ejemplos de cabezales de lámparas de curado UV LED enfriados por aire y agua de GEW. Mientras que las lámparas convencionales emiten UVC, UVB, UVA, longitudes de onda visibles e infrarrojas, los sistemas de curado UV LED emiten una salida más intensa en un rango muy estrecho de longitudes de onda UVA.
La tecnología UV LED se introdujo en la industria del curado a mediados de la década de 2000. Tanto los sistemas de curado LED como la química aplicable han ido evolucionando desde entonces. Las aplicaciones de curado UV que actualmente pueden utilizar sistemas LED incluyen muchos aspectos, pero no todos, de inyección de tinta digital, serigrafía, serigrafía rotativa, flexografía, tipografía, huecograbado, tampografía, litografía e impresión offset en seco, así como impresión 3D y fabricación aditiva. Otras aplicaciones que son viables para LED incluyen adhesivos de láminas en frío, adhesivos de laminación, revestimientos fundidos y curados y algunos barnices. Cabe señalar que, a mediados de 2023, todavía no existen formulaciones de LED utilizadas comercialmente para recubrimientos de liberación de silicona, adhesivos termofusibles y capas duras industriales, capas finales y capas transparentes.
A medida que aumente la confianza y la experiencia y se vuelvan viables más aplicaciones para UV LED, más usuarios y mercados se convertirán. El cambio cada vez mayor a LED está ocurriendo independientemente de la participación regulatoria debido al sólido caso comercial y la creciente preferencia de los usuarios finales por la tecnología. Un impulsor más reciente de la adopción del curado UV LED es la capacidad de la tecnología para mitigar los crecientes costos de energía para los fabricantes que establecen tintas, recubrimientos, adhesivos y extrusiones en los procesos de producción.
Conclusión
Si bien no existen leyes en el Reino Unido, la UE, los EE. UU. o en cualquier otro país del mundo que prohíban específicamente la producción, el uso, la exportación, la importación o el envío general de lámparas de curado UV de mercurio, la amenaza de la regulación está creando conciencia y presión para acelerar el cambio. Cuando el cambio es técnico, económico y prácticamente viable para la gran mayoría de las aplicaciones de curado UV, la política regulatoria responsabilizará al mercado e impulsará el cambio legislativo. Hasta entonces, se alienta a los usuarios de curado UV a aprender sobre la tecnología LED, instalar sistemas UV LED donde sea viable, participar activamente en el desarrollo de procesos y reciclar todas las lámparas de vapor de mercurio al final de su vida útil.
1Pepitone, J. (2007, June 11). Compact Fluorescent Bulbs and Mercury: Reality Check. Popular Mechanics. www.popularmechanics.com/home/reviews/a1733/4217864/
2Restriction of Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment (RoHS). https://environment.ec.europa.eu/topics/waste-and-recycling/rohs-directive_en
3Frank R. Lautenberg Chemical Safety Act for the 21st Century Act, Public Law 114–182. (2016). Retrieved 2020 December 17, from www.congress.gov/114/plaws/publ182/PLAW-114publ182.pdf
4United States Environmental Protection Agency (U.S. EPA). www.epa.gov/assessing-and-managing-chemicals-under-tsca/frank-r-lautenberg-chemical-safety-21st-century-act
5UN Environment Programme (UNEP). www.unep.org/explore-topics/chemicals-waste/what-we-do/mercury
6Minamata Convention on Mercury. www.mercuryconvention.org
