All'inizio di questa settimana, La conversazione ha riferito che, "Il futuro è luminoso, il futuro è... i televisori a punti quantici." E a giudicare dal brusio proveniente dall'annuale Consumer Electronics Show (CES) di questa settimana, è vero:la tecnologia sta fornendo ai produttori un modo economico ed efficiente per produrre la prossima generazione di brillanti, schermi televisivi ad alta definizione.

Ma i punti quantici in questi display utilizzano anche materiali e tecnologie, tra cui nanoparticelle ingegnerizzate e cadmio di metallo pesante, che sono stati una calamita per le preoccupazioni per la salute e l'ambiente. Le immagini abbaglianti di questa tecnologia ci consentiranno di non vedere le nuove sfide per la salute e l'ambiente? o i loro benefici superano i potenziali rischi?

La risposta non è in bianco e nero

I punti quantici sono un prodotto del campo emergente della nanotecnologia. Sono fatti di particelle di dimensioni nanometriche di un materiale semiconduttore, spesso seleniuro di cadmio. Circa 2, 000 a 20, 000 volte più piccolo della larghezza di un singolo capello umano, sono progettati per assorbire la luce di un colore ed emetterla come un altro colore, per diventare fluorescenti. Questa proprietà li rende particolarmente adatti per l'uso in prodotti come tablet e TV che necessitano di luminosità, bianco, retroilluminazione uniforme.

Ci sono ovviamente altri prodotti chimici, come il fosforo, che emettono fluorescenza e vengono utilizzati nei prodotti di consumo. L'unicità dei punti quantici è che il colore della luce emessa può essere modificato semplicemente cambiando la dimensione delle particelle dei punti quantici. E poiché questo cambiamento di colore è un fenomeno fisico, i punti quantici superano di gran lunga le loro controparti chimiche in luminosità, colore e durata.

Sfortunatamente, il metallo pesante cadmio utilizzato nella produzione di molti punti quantici è un pericolo per la salute e l'ambiente. Ai sensi della direttiva sulle restrizioni europee sulle sostanze pericolose, il suo uso è limitato nelle apparecchiature elettroniche. E cadmio e composti di cadmio sono stati classificati come cancerogeni per l'uomo dall'Agenzia internazionale per la ricerca sul cancro.

In cima a questo, i potenziali impatti sulla salute e sull'ambiente delle nanoparticelle ingegnerizzate come i punti quantici sollevano preoccupazioni tra tossicologi e regolatori da oltre un decennio. La ricerca ha dimostrato che la dimensione, la forma e le proprietà superficiali di alcune particelle influiscono sui danni che sono in grado di provocare nell'uomo e nell'ambiente; le particelle più piccole sono spesso più tossiche delle loro controparti più grandi. Detto ciò, questa è un'area in cui la comprensione scientifica è ancora in via di sviluppo.

Insieme, questi fattori suggeriscono che è necessaria cautela nell'adottare le tecnologie dei punti quantici. Eppure presi singolarmente sono fuorvianti.

Punti quantici sotto vetro

I punti quantici attualmente utilizzati nei televisori sono saldamente incorporati negli schermi, solitamente racchiusi dietro più strati di vetro e plastica. Di conseguenza, le possibilità che gli utenti vengano esposti a loro durante il normale funzionamento sono praticamente nulle.

La situazione è potenzialmente diversa durante la produzione, quando c'è la possibilità che qualcuno possa essere inavvertitamente esposto a queste particelle nanoscopiche. Scenari come questo hanno portato agenzie come l'Istituto nazionale statunitense per la sicurezza e la salute sul lavoro a osservare da vicino la sicurezza quando si lavora con le nanoparticelle. Sebbene i potenziali rischi non siano trascurabili, le buone pratiche lavorative sono efficaci nel ridurre o eliminare le esposizioni potenzialmente dannose.

Lo smaltimento a fine vita solleva ulteriori preoccupazioni. Mentre è probabile che le nanoparticelle rimangano saldamente incorporate nello schermo di una TV cestinata, i materiali tossici che contengono, compreso cadmio, potrebbe benissimo essere rilasciato nell'ambiente. Il cadmio è certamente un problema per la salute e l'ambiente con lo smaltimento e il riciclaggio dei rifiuti elettronici scarsamente regolamentati. Però, quando vengono utilizzate procedure appropriate, le esposizioni dovrebbero essere trascurabili.

Queste preoccupazioni potrebbero essere sufficienti per far pendere l'equilibrio contro l'utilizzo di punti quantici nell'elettronica di consumo per alcuni. Ma raccontano solo una parte della storia perché questi piccoli, le particelle luminose hanno anche benefici ambientali.

Ma ci sono vantaggi luminosi

I televisori Quantum dot possono essere fino al 20% più efficienti dal punto di vista energetico rispetto agli schermi TV LED convenzionali. E poiché i punti quantici sono una fonte così efficiente di luce brillante, la quantità di materiale che emette luce in questi schermi (fino a un milligrammo di cadmio in alcuni modelli) può effettivamente ridurre la quantità complessiva di materiali tossici utilizzati.

Questi risparmi energetici e di materiale si traducono in un ridotto impatto ambientale e sulla salute. Ma sono sufficienti per giustificare l'utilizzo di un materiale potenzialmente tossico?

L'azienda QD Vision ha affrontato proprio questa domanda. Nello sviluppo di punti quantici per prodotti come TCL Quantum Dot TV di Sony (che debutterà al CES quest'anno), l'azienda ha adottato esplicitamente un approccio allo sviluppo responsabile che considerava gli impatti sulla salute e sull'ambiente. Di conseguenza, nel 2014 hanno vinto il Presidential Green Chemistry Challenge Award dalla US Environmental Protection Agency (EPA).

Anche se sembra controintuitivo, l'analisi dell'azienda che è stata messa a disposizione dell'EPA ha mostrato che i prodotti di QD Vision portano a una netta diminuzione delle emissioni di cadmio nell'ambiente rispetto ai televisori convenzionali. Il cadmio è uno degli inquinanti emessi dalle centrali elettriche a carbone. Poiché i televisori che utilizzano i punti quantici dell'azienda consumano sostanzialmente meno energia rispetto alle loro controparti non quantistiche, il cadmio combinato nei televisori QD Vision e le emissioni delle centrali elettriche associate al loro utilizzo è effettivamente inferiore a quello associato ai televisori a schermo piatto convenzionali. In altre parole, l'utilizzo del cadmio in punti quantici per la produzione di display più efficienti dal punto di vista energetico può effettivamente comportare una riduzione netta delle emissioni di cadmio.

Questo è un bel trucco, e dimostra eloquentemente i pericoli di saltare alle conclusioni sui rischi senza vedere il quadro completo. lo fa, però, dipendono da un impegno per un'innovazione e uno sviluppo responsabili che tengano conto degli impatti futuri sulla salute e sull'ambiente.

This week at CES, the future of quantum dot televisions is certainly shining bright. With smart approaches to balancing risks and benefits, there's no reason why this light shouldn't continue to shine – as long as manufacturers and consumers keep their eye on the big picture.

Questa storia è pubblicata per gentile concessione di The Conversation (sotto Creative Commons-Attribuzione/Nessun derivato).