Uncle Sam's nicht so helle Lösung

"ES IST KEINE ROCKET-WISSENSCHAFT", MIRIAM RAFAILOVICH, PH.Dsagt vielleicht, vielleicht spürt sie meine Verzweiflung, nachdem sie mich in ihrem Labor an der Stony Brook University in Long Island mit Schnellfeuer-Tech-Gesprächen gespickt hatte. "Hier, sieh mal. Du kannst es sehen."

Sie hält eine dieser spiralförmigen CFLs hoch - kompakte Leuchtstofflampen, die Glühlampen, die Glühlampen in den Ladenregalen verdrängt haben. "Dort", sagt der Materialwissenschaftler. "Und dort. Und, oh mein Gott, sieh dir das an. Wow."

Sicherlich, Stephen Hawking braucht nicht eine Reihe von Haarrissen im gewundenen Glasrohr, zusammen mit einem Loch von der Größe eines kleinen Schönheitsfleckes. "Wir haben in jeder Birne, die wir gekauft haben, dasselbe gefunden", sagt Rafailovich.

Letztes Jahr führte das Forscherteam von Rafailovich in Stony Brook eine Reihe von Experimenten durch, die zeigten, dass diese unschuldig aussehenden Risse ultraviolette Strahlen austreten ließen. Und lecken Sie nicht nur etwas UV-Strahlung ab, sondern genug, um Hautschäden zu verursachen, die einem Strandtag ohne Sonnenschutz ähneln. Die UV-Belastung für nicht abgeschirmte Augen könnte noch schlimmer sein: Sie könnten genauso gut direkt auf eine Sonnenfinsternis blicken, sagt sie.

Das ist der Grund, warum sie CFL-Lampen zu Hause fern von ihr hält und sie nur in Deckenleuchten verwendet. Und was noch wichtiger ist, deshalb ist sie zutiefst besorgt über einen wenig diskutierten, aber tiefgreifend wirkungsvollen Wechsel, der bereits für US-Verbraucher eintritt. (Sie können Ihre Glühbirnen zu Hause austauschen, aber Ihr Büro sieht anders aus.)

Während Rafailovich spricht, werde ich mir des fluoreszierenden Lichts bewusst, das von den Röhren über mir auf mich scheint. Eine solche Beleuchtung erschien mir immer etwas hart, aber sicherlich nicht schädlich - kaum wahrnehmbar. Während ich in das eintauche, was sie mir erzählt, mache ich einen Blick auf das weiße Glühen und wundere mich.

DIE VEREINIGTEN STAATEN HABEN 35 WÄHREND EINER Der englische Chemiker Humphry Davy entdeckte eine so tiefgründige Entdeckung wie die erste Flamme des Cavemans: Er "schuf" Licht, indem er zwei Drähte mit einer Batterie verband und einen Kohlestreifen zwischen die Drähte legte. Das Licht glühte heiß, als der Saft aus der Batterie hindurchfloss.

Eine praktische Anwendung für Davys Erfindung würde für weitere 70 Jahre nicht erscheinen, als Thomas Edison, der auf jahrzehntelanger Wissenschaft aus der Hit-and-Miss-Forschung aufbaute, die moderne Glühbirne schuf, indem er eine Kohlefaser in eine sauerstofffreie Glaslampe legte. Edisons erste Glühbirne blieb fast 14 Stunden lang beleuchtet - ein Wunder zu dieser Zeit. Verbesserungen der Entdeckung, einschließlich des Austausches von Kohlenstoff-Filamenten durch Wolfram, dauerten im Laufe der Jahrzehnte an, bis die Glühlampe Lampen auf der ganzen Welt anzündete. Das einzige nörgelnde Problem war jedoch, dass die Technologie enorme Mengen an Energie verschwendet hat und immer noch verschwendet.

Auf einer parallelen Spur mit der Entwicklung der Glühbirne bastelten andere Wissenschaftler mit Fluoreszenzmitteln. Anstatt einen glühenden Faden zu verwenden, verwendet das fluoreszierende Licht eine als Ballast bezeichnete integrierte Vorrichtung, um einen elektrischen Strom zu erzeugen, der durch ein Dampfgemisch aus Quecksilber und Argon fließt, die Moleküle anregt und ultraviolette Strahlen erzeugt. Diese Strahlen treffen auf die Leuchtstoffschicht auf der Birne, die sichtbares Licht abgibt. Die Leuchtstoffröhre, wie wir sie heute kennen, die auf Kabinen auf der ganzen Welt scheint, dauerte viel länger als Edisons berühmte Erfindung. In den 70er Jahren waren diese Lampen jedoch nicht nur alt geworden, sondern ersetzten auch die weniger effizienten Glühlampen in Geschäften, Büros, Werkstätten und Werken im ganzen Land.

Der nächste Schritt war die Entwicklung einer kompakten Version dieser röhrenförmigen Lichtquelle. Es musste etwa so groß wie eine Standardglühlampe sein und in dieselbe schraubenbasierte Fassung passen. Das Biegen der Röhren in die nunmehr bekannte Spulenform löste das Problem und die CFL war geboren.

In den letzten Jahren haben Nationen auf der ganzen Welt, die von den potenziellen Energieeinsparungen geblendet wurden, begonnen, ineffiziente Glühlampen auszulöschen. Kanada, Australien und Mitglieder der Europäischen Union haben entweder aufgehört, die alten Glühbirnen herzustellen, oder planen, bald aufzuhören. Die Vereinigten Staaten begannen ihren eigenen Prozess im Jahr 2007, als der Kongress das Energy Independence and Security Act verabschiedete.Nach 2011 wurden keine 100-Watt-Glühlampen mehr hergestellt. Am 1. Januar dieses Jahres folgten 75-Watt-Glühlampen. Im Jahr 2014 werden alle verbleibenden ineffizienten Glühlampen (60 Watt und 40 Watt) endgültig schwarz verfärbt.
CFLs scheinen in praktisch jeder Hinsicht überlegen zu sein. Nehmen Sie die Energieeinsparung. Durch den Ersatz der alten Glühlampen durch die neuen werden die Energiekosten der Verbraucher jährlich um 13 Milliarden US-Dollar (oder 100 US-Dollar pro Haushalt) gesenkt und 30 Kraftwerke pro Jahr gespart, sobald das Gesetz vollständig umgesetzt ist, so der Natural Resources Defense Council (NRDC). Zwar kosten CFLs im Vorfeld etwas mehr, aber der Kostenunterschied wird durch Energie- und Langlebigkeitseinsparungen ausgeglichen. Ein Kompaktleuchtstoff kann beispielsweise 10.000 Stunden dauern; Sein traditionelles Glühlampen-Pendant hält weniger als 1.500 Stunden. Laut einer Schätzung der Arlington-Initiative zur Emissionsminderung können CFLs über einen Zeitraum von fünf Jahren mindestens das Sechsfache ihres Kaufpreises einsparen.

"Wenn Sie sich für die Umwelt interessieren oder einfach nur Geld sparen, sind CFLs die bessere Wahl im Vergleich zu der ineffizienten Glühlampe", sagt Noah Horowitz, leitender Wissenschaftler des NRDC. "Wenn alle Steckdosen, die noch Glühlampen besitzen, zu CFLs umgebaut werden, könnten wir jedes Jahr so ​​viel Strom sparen, wie er von allen Häusern in Texas verbraucht wird."

Gut für den Planeten, gut für die Brieftasche. Was ist nicht zu mögen

IN EINER ROTEN LÖSUNG GEBADENES ZELLWACHSTUMMITTELsehen die menschlichen Hautgewebezellen in der Petrischale aus, als hätten sie bereits einen Sonnenbrand erlitten. Rafailovichs Forschungspartner in Stony Brook, Tatsiana Mironava, Ph.D., gleitet die Glasschale auf eine folienverpackte Schachtel von der Größe eines großen Toasters und platziert die Schachtel dann direkt unter einer schleichenden CFL, die von der grünen Glashaube umgeben ist eine Schreibtischlampe eines Standardbankers.

Es ist das gleiche Experiment, das Rafailovich und ihr Team im letzten Frühjahr durchgeführt haben, um zu messen, wie viel UV-Strahlung von menschlichen Hautzellen absorbiert wird und ob Schäden entstanden sind. Sie hat auch gemessen, wie lange es dauerte, bis der "Schwellenwert" erreicht wurde - die Menge an UV-Strahlung, die über einen Zeitraum von acht Stunden als sicher angesehen wird, wie die amerikanische Konferenz der staatlichen Hygieniker für die Industrie sagt.

Rafailovich testete Zellen unter neun Glühbirnen, die zufällig in den Ladengeschäften gekauft wurden. In jedem Fall hätten die Zwiebeln die Schwelle "weit überschritten", sagt sie. Eine Lampe brauchte nur 42 Sekunden, um die für einen Zeitraum von 8 Stunden zugeteilte UV-Strahlung zu erreichen.

"Das bedeutet, wenn Sie acht Stunden lang unter dieser Glühbirne sitzen, bekommen Sie tausend Mal mehr, als Sie wirklich tolerieren können", sagt sie.

In der Tat sagt Rafailovich, dass ihre Studie enthüllt, dass die Reaktion gesunder Hautzellen auf UV-Strahlen, die von CFLs abgegeben werden, "im Einklang mit Schäden durch ultraviolette Strahlung steht". Wie bei übermäßiger Sonneneinstrahlung könnte dies die Zellen anfälliger für Mutationen und sogar für Krebs machen. Im Gegensatz dazu erleiden die Hautzellen unter Glühlampen gleicher Intensität keinen Schaden.

Die EPA gibt zu, dass die Glühbirnen solche Strahlen aussenden, sagt jedoch, dass die Spiegel niedrig sind und die Filterwirkung des Glases die Schädigung für alle außer den empfindlichsten Hauttypen weiter minimiert. "Die große Mehrheit der Menschen leidet nicht unter solchen UV - oder sichtbaren Lichtempfindlichkeiten", sagt die Website für Energy Star (eine Partnerschaft zwischen der EPA und dem US - Energieministerium), auf die mich ein EPA - Sprecher verwies, als ich nach dem US - amerikanischen Bundesministerium fragte Glühbirnen. (Die Agentur hat auf keine meiner weiteren Anfragen nach Kommentaren geantwortet.)

Ja, sagt Rafailovich in einer perfekten Welt - in einer, in der Sie eine frische Glühbirne haben, die nicht aus Asien verschickt, in das Ladenregal geschoben und von einem Verbraucher gehandhabt wird - die EPA ist wahrscheinlich richtig. "Ich bin sicher, dass die Glühbirnen, die sie testen, wenn sie gerade nicht am Band sind, absolut sicher sind", sagt sie. "Und vielleicht wurde diese eine Birne schonend behandelt, damit der Leuchtstoff nicht zerspringt."

Aber von den Dutzenden von Glühbirnen, die die Forscher von Stony Brook untersuchten, hatten alle Unvollkommenheiten, durch die ultraviolette Strahlung entweichen konnte. "Die meisten kompakten Fluoreszenzmittel weisen Risse in der Phosphorschicht auf, wahrscheinlich aufgrund der Tatsache, dass die Beschichtung spröde ist und Schwierigkeiten hat, die engen Biegungen zu machen, die erforderlich sind, um diese Birnen kompakt zu machen", sagt Mironava.

Die langen Overhead-Leuchtstoffröhren, mit denen so viele amerikanische Büros und Garagen beleuchtet werden, stellen ein weitaus geringeres Risiko dar: Da sie gerade sind und nicht zu schleichenden Formen zusammengedreht werden, sind weitaus weniger Mängel vorhanden.

"Die Botschaft zum Mitnehmen ist, dass CFL-Lampen zerbrechlich sind", sagt Mironava. "Die Leuchtstoffbeschichtung kann leicht beschädigt werden, und möglicherweise werden gefährliche Mengen an UV-Strahlung abgegeben."
Neben dem potenziellen Hautschaden, von dem Rafailovich sagt, er sei "genau wie in der Sonne", kann der Blick auf eine CFL schädlich sein. Ohne etwas zum Schutz der Pupillen geht die Strahlung "direkt auf die Netzhaut", sagt sie. (Gehen Sie hier, um mehr Risiken durch LED-Lichter zu sehen.)

Sie und andere Experten erkennen an, dass ein Großteil des Problems einfach dadurch gelöst werden kann, dass die CFLs auf Abstand gehalten werden. Aber was tun mit Lampen am Bett und im Wohnzimmer? "Das ist das Problem", sagt Rafailovich.

Magda Havas, Ph.D., außerordentlicher Professor für Umwelt- und Ressourcenstudien an der Trent University in Ontario, stimmt zu, dass kompakte Fluoreszenzmittel mit Fragezeichen behaftet sind, die möglicherweise zu Krebserkrankungen führen könnten. "Es gibt einige Bedenken", sagt sie. "Ich bin ein überzeugter Umweltschützer, aber ich interessiere mich auch für die menschliche Gesundheit. Ich würde keinen für den anderen aufgeben."

NICHT LANG NACH CFLS BEGANNEN ERSCHEINEN In Geschäften und Häusern erhoben sich rote Fahnen über ihren Quecksilbergehalt, was die Empfehlung aufforderte, tote Glühlampen an speziellen Sammelstellen zu entsorgen, anstatt sie in den Müll zu werfen. Unterstützer von CFLs - darunter die EPA und Umweltgruppen wie der NRDC, sowie staatliche Regulierungsbehörden in Kanada, Europa und Australien - sagen, der Betrag sei so winzig, dass die Verbraucher sich keine Sorgen machen müssen.

"Heutige CFLs enthalten 2 bis 3 Milligramm Quecksilber, was der Größe einer Schreibspitze entspricht", sagt Horowitz des NRDC. Darüber hinaus "obwohl Glühlampen kein Quecksilber enthalten, führen sie zu wesentlich höheren Mengen an Quecksilberemissionen als CFLs." Weil CFLs so viel effizienter sind, benötigen sie von Quecksilberspeicherkraftwerken weit weniger Energie als Glühlampen. Laut einem Energy-Star-Informationsblatt von 2010 sind die Netto-Lebensdauer-Emissionen von Quecksilber bei Glühlampen höher als bei Glühlampen.

Von den beiden Lampentypen sind es jedoch die CFLs, bei denen die EPA am meisten besorgt ist, dass die Verbraucher brechen. Sie gehen sogar so weit, dass sie 21 Anweisungen geben, um zu erfahren, was Sie tun müssen, wenn Sie eine kaputt machen. Beginnen Sie mit der Evakuierung des Raumes für 5 bis 10 Minuten. Dann die zentrale Umluftheizung / Klimaanlage ausschalten. Sammeln Sie Materialien, die Sie für die Reinigung benötigen, darunter steifes Papier oder Pappe, Klebeband, feuchte Papiertücher und ein Glas mit Metalldeckel oder verschließbaren Plastiktüten.

Aber warum alle Vorsichtsmaßnahmen auf der Gefahrstoffebene, besonders wenn die Quecksilberwerte so unbedeutend sind, wie Horowitz behauptet? Denn mit einer Glühlampe macht eine kaputte Glühbirne ein Durcheinander, mit einer CFL dagegen Quecksilberdämpfe. In einer Studie aus dem Jahr 2012 stellte ein Forscherteam der Aristoteles-Universität von Thessaloniki in Griechenland fest, dass bei einem Aufspringen einer CFL die schädlichen Quecksilberdampfkonzentrationen - ein Neurotoxin mit zahlreichen potenziellen schädigenden Wirkungen - etwa 4 Stunden danach anhalten können. "Die Innenraumluftkonzentration von Quecksilberdampf kann toxikologische Schwellenwerte überschreiten, wie beispielsweise der von der Environmental Protection Agency in Kalifornien festgelegte akute Referenzgrenzwert (REL) für Quecksilberdampf", stellten die Autoren der Studie fest.

"Wenn Sie sie ordentlich aufräumen, gibt es kein Problem, ich stimme zu", sagt Denis Sarigiannis, Ph.D., der die Studie leitete. "Aber was passiert, wenn du es nicht tust? Was passiert, wenn du versuchst, sie aufzuräumen und nicht die richtige Prozedur befolgst?" Wie viele Menschen werden diesen Anweisungen wirklich folgen - und der zusätzlichen Liste geeigneter Recyclingverfahren? Die EPA empfiehlt das Recycling, aber wenn nicht, empfiehlt es sich, die Glühlampen in einer Plastiktüte zu verschließen und in den Müll zu legen. Das ist viel Vertrauen in eine Plastiktüte.

Diese Bedenken teilen die Havas der Trent University. "Die meisten Leute wissen nicht, wie sie das Chaos beseitigen sollen, und sie machen oft das Falsche", sagt sie. "Sie holen einen Staubsauger heraus und nehmen die Glasscherben mit bloßen Händen auf, und das ist das Schlimmste, was Sie tun können." Wie die EPA feststellt, kann beim Staubsaugen eine Quecksilberwolke ausgebreitet werden. Wenn Sie das Glas mit den Händen berühren, kann es mit Quecksilberrückständen verunreinigt werden. Wenn Sie eine dieser Hände in oder in die Nähe Ihres Mundes halten, nehmen Sie direkt ein Neurotoxin auf.

Der Mangel an Wissen beschränkt sich nicht nur auf Heimanwender. "Ich war in Geschäften, wo sie diese Glühbirnen sammeln, um sie zu recyceln, und ich habe in die Mülleimer geschaut und dort kaputte Glühbirnen gefunden", sagt Havas. "Mir wurde gesagt, dass, wenn der Lastwagen kommt, um sie abzuholen, die Handler die Glühbirnen einfach in den Kofferraum werfen."

Das Problem sei keine Bosheit, sondern Unwissenheit. "Sie verstehen es einfach nicht. Sie sind nicht darüber informiert worden, dass der Grund für das Recycling dieser Lampen darin besteht, das Glas vor dem Zerbrechen zu schützen, damit das Quecksilber zurückerhalten werden kann."

"Das ist das eigentliche Problem", sagt Sarigiannis. Die potenziellen Energieeinsparungen bei CFLs sind groß, räumt er ein. "Ich bin nicht dagegen. Was ich dagegen bin, ist, das Paket nicht mit Vorsicht zu bedenken. Sagen Sie zum Beispiel:" Wenn die Birne bricht, stellen Sie sicher, dass Sie zuerst lüften. " Es ist eine sehr einfache Sache. "
BEI EINFACHER VERWENDUNG VON CFLs GESUNDHEITSRISIKENMan kann sich nur die Gefahr vorstellen, die die Menschen stellen, die sie herstellen. Leider muss man sich das nicht vorstellen - und das auch nicht.

In den vergangenen zehn Jahren haben Hunderte von Arbeitern in Beleuchtungsfabriken in China, in denen die meisten CFLs hergestellt werden, eine Quecksilbervergiftung erlitten, sagt ein Artikel aus dem Jahr 2009 im Sonntag Times in London. Eine medizinische Zeitschrift, die von Chinas Gesundheitsministerium veröffentlicht wurde, beschreibt "eine kompakte Leuchtstofflampenfabrik in Jinzhou, Zentralchina, wo 121 von 123 Mitarbeitern ein übermäßiges Quecksilberniveau hatten. Das Niveau eines Mannes war das 150-fache des akzeptierten Standards."

Es ist vielleicht keine Überraschung, dass die Hersteller selbst nicht über die Gefahren fürchtet - für ihre Arbeiter oder für die Verbraucher. Selbst nachdem Rafailovichs Forschungsergebnisse online veröffentlicht wurden, erschien die folgende Erklärung in einer Pressemitteilung der National Electrical Manufacturers Association: "Nach aktuellem Kenntnisstand sind die von CFLs emittierten UV-Strahlungswerte annehmbar niedrig."

Verwirrender ist die Position der EPA und des NRDC. Warum besteht die Regierung - und was manchmal einer ihrer lautesten Kritiker ist - weiterhin darauf, dass die Lampen sicher sind, trotz der Behauptungen von Studien, die etwas anderes vermuten lassen? Warum gibt es keinen Anstoß, die Konstruktion der Glühbirnen zu untersuchen und sie neu zu gestalten, damit sie nicht die Art von Rissen und Löchern durchhalten, die von Rafailovichs Team entdeckt wurden? Könnte es sein, dass diese Gruppen vor dem Hintergrund landesweiter Energieeinsparungen zum Nachteil der individuellen Sicherheit geblendet werden?

Havas glaubt es. "Ich denke, sie wollen es rechtfertigen, weil wir alle umweltbewusst sein wollen", sagt sie. "Ich bin ein Ökologe. Ich interessiere mich sehr für die Umwelt. Ich erkenne die Bedeutung unseres CO2-Fußabdrucks. Sie möchten jedoch keine Technologie, die gleichzeitig Schaden anrichtet. Dies führt zu einer Schädigung der Menschen . "

Wenn ich frage, ob sie in ihrem Haus Leuchtstofflampen verwendet, lacht der Forscher. "Nicht einer", sagt Havas. Sie habe einen Vorrat an Glühlampen angelegt, sagt sie, und werde so lange halten, wie sie kann. "Bis wir eine Glühbirne erhalten, die energieeffizient, umweltfreundlich und frei von nachteiligen Auswirkungen auf die Gesundheit ist, scheint es lächerlich zu sein, sie zu verwenden."

ZURÜCK IN RAFAILOVICHs LAB, MIRONAVA Die vernarbten CFLs werden nacheinander vorsichtig in eine Plastiktüte zurückgelegt und anschließend in einem Regal aufbewahrt. Die menschlichen Gewebezellen kochen immer noch wie kleine Sonnenbrandopfer unter der Lampe des Bankiers, um sie später auf mögliche Schäden zu untersuchen.

Nach der Demonstration schauen sich die beiden Wissenschaftler ein letztes Mal um. Dann, als wir gehen, schalten sie die freundlicheren, sanfteren Leuchtstofflampen aus, die auf den Arbeitsbereich fallen.