Die aktuelle RoHS-Richtlinie vs. UV-Lampen und UV-LEDs - Regelung und Entwicklung

Die aktuellen Regelungen der Europäischen Union zur Beschränkung der Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe in Elektro- und Elektronikgeräten (RoHS-Richtlinie) haben signifikante Änderungen bezüglich quecksilberhaltiger Lampen mit UV-Emission eingeführt. Die EU hat zahlreiche bestehende Ausnahmen für die Verwendung von Quecksilber in Lampen aufgehoben und andere befristet, da quecksilberfreie Alternativen inzwischen weit verbreitet und verfügbar sind.

Die Richtlinie 2011/65/EU (RoHS 2) löste am 3. Januar 2013 die Vorläufer-Richtlinie 2002/95/EG (RoHS 1) ab. Die Übergangszeit für Ausnahmen für viele Produkte endete am 21. Juli 2021, danach gelten strengere Anforderungen, die oft als RoHS 3 bezeichnet werden.

In der RoHS 3 sind die Ausnahmen befristet. Die Anpassung der Anpassung der Ausnahmen in Anhang III ist zudem an den wissenschaftlichen und technischen Fortschritt gekoppelt.

Für UV-Lampen wurde gemäß Anhang III, Kategorie 4a bis 4f, eine zeitlich befristete Ausnahmeregelung für Quecksilber geschaffen. Die aktuelle Frist für folgende Lampen läuft am 24. Februar 2027 ab:

• Quecksilber in Leuchtstofflampen, die hauptsächlich Licht im ultravioletten Spektrum emittieren und die 15 mg Quecksilber (je Lampe) nicht übersteigen
• Quecksilber in Niederdruckentladungslampen ohne Leuchtstoffbeschichtung „UV-C“, bei denen die Anwendung es erfordert, dass der Hauptbereich der spektralen Lampenleistung im ultravioletten Spektrum liegt und die 15 mg Quecksilber (je Lampe) nicht übersteigen
• Quecksilber in Metallhalidlampen (MH)
• Quecksilber in Hochdruckquecksilber(dampf)lampen, die in Projektoren verwendet werden, die eine Leistung ≥ 2000 ANSI-Lumen erfordern
• Quecksilber in Lampen, die Licht im ultravioletten Spektrum emittieren (Mitteldrucklampen, Amalgamlampen
• Quecksilber in Niederdruckentladungslampen ohne Leuchtstoffbeschichtung, bei denen die Anwendung es erfordert, dass der Hauptbereich der spektralen Lampenleistung im ultravioletten Spektrum liegt: Je Lampe dürfen bis zu 15 mg Quecksilber verwendet werden.

Die RoHS-Richtlinie untersagt das "In-Verkehr-Bringen" von neuen quecksilberhaltigen UV-Lampen nach Ablauf der Ausnahmeregelung. Die Verwendung bereits vorhandener Lampen und der Verkauf von Restbeständen bleiben jedoch erlaubt.

Nach Artikel 4, Punkt (4) f) der ROHS ist auch die Ersatzteilversorgung für Anlagen sichergestellt, die vor dem 24.02.2027 installiert wurden. 

Sinngemäß gelten die Ausnahmen nur so lange bis die Beseitigung oder Substitution der verbotenen Substanzen wissenschaftlich oder technisch praktikabel ist. Dabei muss die Zuverlässigkeit von Substitutionsprodukten gewährleistet und, neben weiteren Aspekten, die Substitution Vorteile für die Umwelt, die Gesundheit und die Sicherheit der Verbraucher haben. 

In diesem Kontext sehen wir die aktuelle Entwicklung der UV-LEDs und der UV-Lampen wie folgt:

Die Regelungen zielen darauf ab, den Einsatz des giftigen Quecksilbers in Lampen zu reduzieren und langfristig auf quecksilberfreie Alternativen wie LED-Technologie umzusteigen. 

Für UVA-Lampen existieren mit den UVA-LED (Emission bei 365 nm und langwelliger) sehr gute und überlegene Substitutionsprodukten. Für Neuentwicklungen und die Einführung neuer Prozesse raten wir daher zur Verwendung von UVA-LEDs.

Für spezielle Anwendungen, Anwendungen mit hohen Strahlungsflüssen und Anwendungen die UV-B oder UV-C-Strahlung benötigen, stellt dies jedoch eine Herausforderung dar, da bisher keine gleichwertigen quecksilberfreien Alternativen zur Verfügung stehen. Auch wenn die Entwicklung von neuen UV-B und UV-C-LEDs sehr große Fortschritte macht, ist die Entwicklung der UV-B und UV-C-LED Technologie noch nicht so weit, dass die Vorteile überwiegen.

In den Jahren 2015 und 2020 wurden jeweils begründete Verlängerungen-Anträge der Ausnahmeregelungen in Anhang III bei der EU eingereicht. Die Entscheidung erfolgte unter Einbeziehung und Befragung der Marktteilnehmer. Die nächsten Verlängerungen sollten also bereits 2025 eingeleitet werden. Siehe hierzu. 

Historische Entwicklung der Quecksilberregulierung

Die Regulierung von Quecksilber hat eine lange und komplexe Geschichte, die eng mit Umwelt- und Gesundheitskatastrophen verknüpft ist. Hier ist vor allem die die Minamata-Katastrophe in Japan zu nennen, die in den 1950er Jahren begann. Durch die Einleitung von quecksilberhaltigen Abwässern in die Minamata-Bucht kam es zu massiven Umweltschäden und schwerwiegenden gesundheitlichen Auswirkungen auf die lokale Bevölkerung. Diese Katastrophe lenkte weltweit die Aufmerksamkeit auf die Gefahren von Quecksilber und führte zu verstärkten Bemühungen um die Regulierung des Schadstoffs.

Die Minamata-Konvention zielt auf den globalen Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt vor Quecksilberemissionen. Sie reguliert den gesamten Lebenszyklus von Quecksilber, vom Abbau bis zur Entsorgung.

In der Europäischen Union (EU) wurden in den letzten Jahrzehnten zahlreiche gesetzliche Maßnahmen ergriffen, um die Verwendung von Quecksilber zu minimieren. Ein bedeutender Meilenstein war die Einführung der RoHS-Richtlinie (Restriction of Hazardous Substances) im Jahr 2003. Diese Richtlinie zielte darauf ab, die Verwendung bestimmter gefährlicher Stoffe wie Blei, Quecksilber, Cadmium, Sechswertiges Chrom, Polybromierte Biphenyle in Elektro- und Elektronikgeräten zu beschränken.

Die aktuelle RoHS-Richtlinie, die seit 2019 in Kraft ist, hat die Anforderungen weiter verschärft und die zulässigen Grenzwerte für Quecksilber und andere gefährliche Stoffe weiter reduziert. Mit dem Erscheinen der ROHS II (2011/65/EU) wurde die Ausnahmeregelung für UV-Lampen befristet.

Seit 2022 hat die Europäische Kommission einige Rechtsakte veröffentlicht, die die z.B. Nutzung von Quecksilber und Chemikalien weiter einschränken. Ein Beispiel hierzu ist die REACH-Verordnung.

Gesetzliche Anforderungen im Zusammenhang mit Quecksilber in UV-Lampen

Die sogenannte RoHS 3-Richtlinie der EU stellt strenge Anforderungen an die Verwendung von Quecksilber in UV-Lampen. UV-Lampen werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter in der Wasser- und Luftdesinfektion, in der Druckindustrie und in medizinischen Geräten. Trotz ihrer nützlichen Eigenschaften stellt das in diesen Lampen enthaltene Quecksilber ein Umwelt- und Gesundheitsrisiko dar.

Nach der RoHS 3-Richtlinie dürfen UV-Lampen nur eine sehr geringe Menge an Quecksilber enthalten. Unternehmen, die UV-Lampen herstellen oder vertreiben, müssen sicherstellen, dass ihre Produkte diesen Grenzwert nicht überschreiten. Darüber hinaus müssen sie die Einhaltung der Richtlinie durch entsprechende Kennzeichnung und Dokumentation nachweisen.

Ausphasung von Quecksilber in Lampen: Technische Alternativen und Herausforderungen

Die Ausphasung von Quecksilber in Lampen stellt sowohl technische als auch wirtschaftliche Herausforderungen dar. Quecksilber ist in vielen UV-Lampen ein wesentlicher Bestandteil, da es bei der Bestrahlung mit UV-Licht eine sehr effektive und stabile Quelle darstellt. Die Entwicklung quecksilberfreier Alternativen erfordert daher erhebliche Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen.

Eine vielversprechende Alternative zu quecksilberhaltigen UV-Lampen sind UV-LEDs. Diese Lampen verwenden Halbleitertechnologie anstelle von Quecksilber und bieten zahlreiche Vorteile, darunter eine längere Lebensdauer, geringeren Energieverbrauch und eine sofortige Betriebsbereitschaft ohne Aufwärmzeit. Trotz dieser Vorteile sind UV-LEDs in bestimmten Anwendungen noch nicht in der Lage, die Leistungsfähigkeit von Quecksilberdampflampen vollständig (z.B. im UV-C oder UV-B oder bei hohen Strahlungsflüssen, zu erreichen. Insbesondere in Hochleistungsanwendungen und bei der Wasserdesinfektion sind weitere technologische Fortschritte erforderlich, um eine vollständige Substitution zu ermöglichen.

Der Markt für UV-Lampen hat sich in den letzten Jahren stark verändert. Während quecksilberhaltige UV-Lampen nach wie vor erhältlich sind, nimmt die Nachfrage nach umweltfreundlichen Alternativen stetig zu. 

Neben UV-LEDs gibt es auch andere Technologien, die als Alternativen zu quecksilberhaltigen UV-Lampen in Betracht gezogen werden können. Zum Beispiel bieten Excimer-Lampen eine quecksilberfreie Option, die in bestimmten Anwendungen eine hohe Effizienz und Wirksamkeit aufweist. Diese Lampen erzeugen UV-Licht durch die Anregung von Edelgasen und bieten somit eine umweltfreundliche Lösung für spezielle Anwendungen.

Insgesamt zeigt sich, dass die Regulierung von Quecksilber in UV-Lampen sowohl eine Herausforderung als auch eine Chance für Innovationen darstellt. Unternehmen müssen sich proaktiv mit den gesetzlichen Anforderungen auseinandersetzen und gleichzeitig in die Entwicklung und Implementierung umweltfreundlicher Alternativen investieren. 

Ob ein Verbot von UV-Lampen kommt ist fraglich. Sollte ein gestaffeltes Verbot kommen, so gehen, ir daher von einem ersten Verbot für UVA-Lampen mit geringer Leistung aus, während hochwattige UV-Lampen und Lampen mit UVB- und UVC-Emission nocht nicht ersetzt werden können und müssen.