Ang Produksyon ng Ginto ay Nakakalason. Maaari bang Tapusin ng LEDs ang Ating Pag-asa Dito?

Sa mundo ng ilaw at teknolohiya ng display, ang mga light-emitting diode o LED ay nangunguna sa merkado dahil sa kanilang kahusayan sa enerhiya, mahabang buhay, at kakayahang lumikha ng matingkad na kulay. 

Ang diode, na gawa sa mga semiconductor, ay nagpapahintulot sa kuryente na dumaloy sa isang direksyon at humaharang dito sa kabilang direksyon. Samantala, ang light-emitting diode (LED) ay simpleng isang semiconductor na aparato na naglalabas ng ilaw kapag dumaan ang kuryente. 

Ang pag-usbong ng mga LED ay binago ang paraan ng ating paggamit ng ilaw sa pamamagitan ng paglabas ng ilaw sa pamamagitan ng electroluminescence at pag-rebolusyon sa mga teknolohiya ng display.

Sa mga LED, ang perovskite light-emitting diodes (PeLEDs), partikular, ay lumitaw bilang isang pangakong teknolohiya para sa mga aplikasyon ng display at ilaw dahil sa kanilang murang paggawa, mataas na kahusayan, at nababagong paglabas ng ilaw. 

Ang mga Perovskite LED ay nakakuha rin ng malaking atensyon dahil sa pagiging flexible, magaan na disenyo, at pagbibigay ng malawak na gamut ng kulay. Bukod pa rito, maaaring gawin ang PeLEDs gamit ang mga materyales na sagana sa lupa at mga teknik na mababa ang enerhiya. Ang mga LED na ito ay nakamit ang mataas na kahusayan sa pulang, berde, at asul (RGB) na mga kulay.

Sa mga nagdaang taon, ang katatagan ng PeLEDs ay lubos ding nag-improve, na nagpapakita ng pangakong potensyal para sa kanilang komersyalisasyon. 

Pagdating sa paggawa ng makabagong teknolohiya na magagamit ng lahat sa malawakang sukat, mahalaga ang mga teknikal, pang-ekonomiya, at pangkapaligirang salik, na tumutulong din sa pagsusuri ng kanilang napapanatiling potensyal. Gayunpaman, kulang ang impormasyong ito tungkol sa PeLEDs.

Maraming pag-aaral ang nagsuri sa mga epekto ng life-cycle ng umuusbong na perovskite solar cells, ngunit ang kanilang mga natuklasan ay hindi maaaring direktang ilapat sa PeLEDs. Ito ay dahil sa pangunahing pagkakaiba sa kanilang mga mekanismo ng pag-convert ng enerhiya. 

Hindi tulad ng mga LED, na nagko-convert ng kuryente tungo sa ilaw, ang mga solar cell ay nagko-convert ng ilaw tungo sa kuryente. Dagdag pa, ang PeLEDs ay gumagana sa maraming wavelength, na nangangailangan ng iba’t ibang materyales para sa functional layer at magkakaibang pagsusuri para sa mga aparato na may iba’t ibang kulay.

Kaya, kinakailangan ang isang komprehensibong life-cycle assessment (LCA) na sumasaklaw sa lahat ng yugto upang matukoy ang epektibong mga landas patungo sa napapanatiling komersyalisasyon ng PeLEDs.

Isang bagong pag-aaral ang ginawa ito at natuklasan na ang susunod na henerasyon ng mga LED ay, sa katunayan, mura at napapanatili.

Isang Pagsusuri ng Life-cycle ng Perovskite LEDs

Inilathala sa Nature Sustainability¹, sinuri ng mga mananaliksik sa Linköping University ang umuusbong na teknolohiyang PeLED mula sa perspektibo ng life-cycle na may pokus sa napapanatiling komersyalisasyon.

“Mas mura at mas madaling gawin ang Perovskite LEDs kumpara sa tradisyonal na LED, at maaari rin itong lumikha ng matingkad at matinding kulay kung gagamitin sa mga screen. Masasabi ko na ito ang susunod na henerasyon ng teknolohiyang LED.”

– Feng Gao, propesor ng optoelectronics sa Linköping University

Ang pangkat ng pananaliksik ni Gao ay nakipagtulungan kay Propesor Olof Hjelm, Department of Management and Engineering (IEI) at Environmental Technology and Management (MILJÖ), at kay John Laurence Esguerra, na isang assistant professor sa LiU, upang magkaroon ng mas malinaw na ideya kung paano maaaring palitan ang mga LED na kasalukuyang nasa merkado ng mga LED na batay sa perovskite na materyal.

Ang mga perovskite na materyales ay isang klase ng mga materyales na may natatanging optoelectronic na katangian. Mayroon silang mataas na absorption coefficient, mataas na mobilidad ng electron at butas, at nababagong bandgap bukod pa sa pagiging matipid.

Ngayon, upang tasahin ang kanilang komersyalisasyon, gumamit ang pangkat ng pananaliksik ng detalyadong life-cycle inventory (LCI) assessment ng 18 advanced na perovskite LED na sumasaklaw sa RGB, puti, at near-infrared (NIR) na mga wavelength. Ang mga napiling aparato ay nagpapakita ng mataas na teknikal na pagganap at malawak na kinikilala.

Batay sa datos na ito, sinuri ng mga mananaliksik ang epekto sa kapaligiran at gastusing pang-ekonomiya ng PeLEDs.

Ang ganitong pagsusuri ay nangangailangan ng malinaw na depinisyon ng sistema, na nangangahulugang kung ano ang kasama rito, ngunit hindi ito tungkol sa gastos at epekto sa kapaligiran. 

Sinusuri ng balangkas na ito kung ano ang nangyayari mula sa simula nang likhain ang produkto hanggang hindi na ito maaaring pag-aralan. Kaya, ang life cycle ng isang produkto ay may limang yugto — produksyon ng hilaw na materyales, paggawa, distribusyon, paggamit, at pag-decommission.

Sa madaling salita, mula sa sinapupunan hanggang sa libingan, ngunit “Gusto naming iwasan ang libingan,” sabi ni Propesor Hjelm. Idagdag pa ang pag-recycle, at tulad ng kanyang binanggit, nagiging mas kumplikado ang mga bagay. Dagdag pa ni Hjelm:

“Ngunit dito ipinapakita namin na pinakamahalaga ang pag-iisip tungkol sa muling paggamit ng mga organikong solvent at kung paano ginagawa ang mga hilaw na materyales, lalo na kung ito ay mga bihirang materyales.”

Isang partikular na aspeto kung saan nagbibigay ng gabay ang life cycle analysis ay ang maliit na dami ng nakakalason na lead na natagpuan sa PeLEDs. Bagaman mahalaga ito para sa bisa ng perovskites, hindi dapat nakatuon lamang sa lead, dahil marami pang ibang materyales ang naroroon sa mga LED.

Ang mamahaling metal na ginto ay isa, at ito ay may sariling mga hamon. Ayon kay Hjelm:

“Ang produksyon ng ginto ay lubos na nakakalason. May mga byproduct tulad ng mercury at cyanide. Ito rin ay napaka‑enerhiya‑gastos.”

Ang Nakakalason at Mataas na Enerhiya na Proseso ng Produksyon ng Ginto

Ang ginto (Au) ay humawak ng pagkahumaling at atensyon ng mga lipunang pantao mula pa noong sinaunang panahon, higit sa anumang kalakal.

Ang makinang, dilaw na metal na ito ay minsang tinanggap sa buong mundo bilang bayad. Sa isang panahon, ang sistemang pananalapi ng U.S. ay nakabatay sa gold standard. Ito rin ay lubos na popular bilang opsyon sa pamumuhunan at ginagamit upang protektahan laban sa implasyon.

Bilang resulta nito, kamakailan lamang naabot ng halaga ng ginto ang bagong all-time high (ATH) nang ang XAUUSD ay lumagpas sa $3,000 kada onsa. Ang presyo ng ginto ay tumaas ng higit sa 15% noong 2025 at nakaranas ng matinding pag-akyat mula Oktubre 2023, nang ito ay nasa humigit‑kumulang $1,800 kada onsa.

Bukod sa pagiging mahusay na imbakan ng halaga, ang ginto ay ginagamit din sa alahas, medisina, elektronika, aerospace, at iba pang industriya dahil sa maraming kaakit‑akit nitong katangian.

Ang maliwanag na dilaw na metal na ito ay malambot at nangangailangan ng ibang mga metal upang magkaroon ng lakas. Ngunit ito ay napaka‑malleable, na nangangahulugang maaaring kontrolin ang hugis nito gamit ang puwersa. Bukod sa pagpalo nito sa manipis na mga sheet, maaari rin itong hilahin upang maging mga kawad.

Hindi lamang ito kilala sa pagiging lubos na tumatagal laban sa korosyon, kundi ito rin ay isang mahusay na konduktor ng init at kuryente.

Ang ginto ay isa sa pinakamakakapal na metal, na may densidad na humigit‑kumulang 19.3 g/cm³. Tungkol sa punto ng pagkatunaw nito, ito ay 1064.18°C, habang ang punto ng pagkulo ay 2836°C. Higit pa rito, ang metal na ito, na tumatagal laban sa karamihan ng mga asido at hindi agad tumutugon sa karamihan ng mga substansiya, ay hindi magnetiko.

Ang kombinasyon ng mga katangiang ito ay ginagawang napaka‑kaakit-akit ng ginto sa mga smartphone, computer, iba pang consumer electronics, radiation shielding, printed circuits, at mga semiconductor system.

Ang ginto ay karaniwang matatagpuan na nakabaon sa mga quartz vein, at ito ay inihahakot mula sa lupa sa pamamagitan ng malakihang industriyal na operasyon at maliit‑scale na pagmimina.

Ang ginto ay minamina mula sa ibabaw o mula sa ilalim ng lupa habang ang pagproseso ay nagaganap sa mismong minahan. Nagsisimula ang pagproseso sa pagdurog, at pagkatapos ay tinatrato ang ore ng mga kemikal upang kunin ang ginto, na dumadaan sa mga proseso tulad ng smelting upang makagawa ng gold bar. Ang bar ay dinadala sa refinery upang lumikha ng purong ginto para ibenta.

Ang mataas na halaga ng metal at ang kahusayan ng aplikasyon nito ay ginagawang malaking at pandaigdigang industriya ang pagmimina ng ginto. Ang malawak na isinasagawang prosesong ito ay partikular na popular sa ilang bansa sa Africa at South America, kung saan maaari itong kumita ng limang beses kaysa sa pangingisda, agrikultura, at panggubat.

Gayunpaman, ang pagmimina ng ginto ay hindi isang malinis na proseso kundi isang nakakalason at mapag‑konsumo ng mga mapagkukunan na nagdudulot ng malalaking panganib sa kapaligiran at kalusugan.

Ang produksyon ng ginto ay nagdudulot ng CO2 emissions bukod sa iba pang panganib sa kapaligiran, kabilang ang kontaminasyon ng lupa, pagkasira ng lupa, polusyon sa tubig at hangin, at pagkasira ng tirahan.

Ang uri ng nakakalason na basurang ito ay naglalaman ng hanggang tatlumpung mapanganib na kemikal, kabilang ang lead, mercury, cyanide, arsenic, mga asido, at mga byproduct ng petrolyo.

Ang epekto ng acid mine drainage (AMD), isang terminong tumutukoy sa kontaminadong tubig na nagmumula sa mga kompanya ng pagmimina na regular na nagtatapon ng nakakalason na basura sa mga karagatan, lawa, ilog, at sapa, ay maraming anyo, na nagpapahirap sa pag‑recover mula sa mga basurang ito.

Dahil napakasama ng pagmimina ng ginto sa planeta at sa mga tao, ang pagpapalit ng mamahaling metal na ito ng mga tulad ng aluminyo, nikel, o tanso sa mga LED ay magdudulot ng malaking benepisyo sa kapaligiran, ayon sa bagong pag-aaral. Samantala, maaaring mapanatili ang maliit na dami ng lead upang gumana nang maayos ang LED.

Mura at Napapanatiling Susunod na Henerasyon ng LEDs

Ayon sa pag-aaral, ang Perovskite LEDs ay maaaring matagumpay na gawing isang kumikitang alok sa merkado. Napagpasyahan na ang PeLEDs ay may malaking potensyal para sa komersyalisasyon sa pangmatagalan. Ayon sa pag-aaral:

“Ang mga hinaharap na PeLEDs na binuo sa pamamagitan ng malakihang pagmamanupaktura, ay may malaking pangako na makamit ang kompetitibong posisyon sa iba’t ibang teknolohiya ng ilaw mula sa parehong perspektibong pangkapaligiran at pang-ekonomiya.”

Ayon sa pag-aaral, ang landas patungo sa napapanatiling komersyalisasyon ay may tatlong kritikal na haligi — mga salik pangkapaligiran, pang-ekonomiya, at teknikal. Ang mga salik na ito ay tumutugma sa interes ng mga pangunahing stakeholder: mga prodyuser na naghahangad ng kita ng korporasyon at balik ng pamumuhunan, ang tagapag‑koordina na kinabibilangan ng batas at patakaran ng pamahalaan, at mga kostumer na nagbabayad para sa produkto.

Ipinapakita ng mga resulta ng life-cycle assessment ng pag-aaral na ang mga epekto sa kapaligiran ng perovskite LEDs ay nagmumula pangunahing sa mga input ng mga sangkap at kuryente sa panahon ng produksyon. Ang yugto ng distribusyon, ibig sabihin transportasyon, ay nag-aambag ng mas mababa sa 5% ng kabuuang epekto, at ang pag‑optimize nito ay nakasalalay sa mga mapagkukunan ng industriya.

Tungkol sa mga pinagmumulan ng toxicity, binanggit ng pag-aaral na ang mga mabibigat na metal mula sa produksyon ng mga hilaw na materyales ay ang pangunahing nag‑ambag sa buong life cycle ng PeLEDs. Ipinapakita rin ng mga natuklasan na ang paggamit ng lead‑free na perovskites ay hindi intrinsically nagpapababa ng mga epekto sa kapaligiran.

Ito ay dahil sa manipis na emissive layer, na sinusukat lamang ng ilang dosenang nanometro, na ang kontribusyon ng Pb sa perovskite LEDs sa kabuuang epekto sa kapaligiran ay minimal.

Tunay na itinuro ng pag-aaral na ang ginto ay isang malakas na nag‑ambag at binanggit ang kapansin‑pinansing kaso ng gold (Au) cathodes sa NIR PeLEDs, na nagpakita ng mga epekto sa kapaligiran na higit sa 100 beses na mas malaki kaysa sa mga aparato na hindi gumamit ng ginto. Ang pagkakaibang ito ay resulta ng mataas na polusyon at konsumo ng enerhiya na kaugnay ng pagmimina ng ginto. Pinalala pa ito ng densidad ng Au, na pito beses kaysa sa aluminyo (Al).

Binibigyang-diin nito na ang mga teknolohiyang walang lead ay hindi palaging nagtitiyak ng nabawasang ecotoxicity.

Bilang resulta, binigyang‑pansin ng mga mananaliksik na ang pangkalahatang pag‑unawa na ang Pb ang pangunahing pinagmumulan ng toxicity sa perovskite LEDs ay hindi lamang hindi kanais‑nais kundi nagbubukas din ng panganib na ilihis ang atensyon mula sa iba pang kritikal na pollutant.

Pagdating sa gastos, ipinapakita ng techno‑economic assessment na ang gastos ng mga hinaharap na PeLEDs ay nasa paligid ng US$100 m–2, na katumbas ng gastos ng mga komersyal na organic LED panel.

Kaya, ang mas mababang gastos at mas kaunting epekto sa kapaligiran ng PeLEDs ay maaaring magbigay-daan upang mapalitan nila ang kasalukuyang mga LED. Ngunit ang problema ay nasa kanilang katagalan. Ang pangunahing isyung ito, gayunpaman, ay tinutugunan ng pinabilis na pag‑unlad ng perovskite LEDs, at dahil dito, tumataas ang kanilang inaasahang buhay.

Talagang iminungkahi ng mga mananaliksik ang relative impact mitigation time (RIMT) bilang isang bagong parameter upang sukatin ang haba ng buhay na kinakailangan ng perovskite LEDs upang makamit ang napapanatili. Binanggit ng pag-aaral:

“Ang RIMT ay kumakatawan sa pinakamaliit na oras na kinakailangan upang mabawasan ang mga relatibong epekto, isinasaalang‑alang ang internal at external na relatibong epekto nang sabay‑sabayan.”

Ayon sa pag-aaral, kailangang maabot ng perovskite LEDs ang praktikal na target na humigit‑kumulang 10,000 oras sa kanilang buhay upang magkaroon ng positibong epekto sa kapaligiran. Ito ay kayang makamit, ayon sa mga mananaliksik. Sa ngayon, ang pinakamahusay na PeLEDs ay maaaring tumagal lamang ng ilang daang oras.

Sa pamamagitan ng pagsusuring ito, layunin ng mga mananaliksik na magdala ng pagbabago sa larangan ng pananaliksik sa LED kung saan, hanggang ngayon, nakatuon ang atensyon sa pagpapabuti ng teknikal na pagganap ng mga LED.

“Nais naming ang aming binubuo ay magamit sa totoong mundo. Ngunit kailangan naming, bilang mga mananaliksik, palawakin ang aming pananaw. Kung ang isang produkto ay may mataas na teknikal na pagganap ngunit mahal at hindi napapanatili sa kapaligiran, maaaring hindi ito maging lubos na kompetitibo sa merkado. Ang pag-iisip na ito ay unti‑unting gagabay sa aming pananaliksik.”

– Muyi Zhang, mag-aaral ng PhD sa Department of Physics, Chemistry and Biology sa LiU

Binanggit din ng pag-aaral na ang luminous efficacy ay nangangailangan ng karagdagang pananaliksik upang mapabuti ang kahusayan sa enerhiya ng mga hinaharap na produktong PeLED.

Inobatibong kumpanya

Universal Display Corp (OLED )

Habang nangunguna ang Perovskite LEDs sa hinaharap ng ilaw at visual display, kasalukuyang dominado ng merkado ang Liquid Crystal Displays (LCDs) at Organic Light-Emitting Diodes (OLEDs).

Sa larangan ng OLED, ang Universal Display Corp (UDC) ay isang kilalang pangalan na nagsasaliksik, nagde‑develop, at naglilisensya ng mga teknolohiya at materyales ng OLED para sa mga display at ilaw. 

Itinatag noong 1994, ang UDC ay nangunguna sa inobasyon sa teknolohiyang OLED gamit ang kanilang proprietary na UniversalPHOLED phosphorescent OLED technology. Nagde‑develop at nagbebenta rin ito ng mga high‑performance na PHOLED material at nag-aalok ng iba’t ibang teknolohiya ng OLED tulad ng FOLEDs (Flexible OLEDs), na ginagamit sa mga tablet at foldable na smartphone; TOLEDs (Transparent OLEDs), na ginagamit sa mga bintana at display, at WOLEDs (White OLEDs) na ginagamit sa mga aplikasyon ng ilaw. Ang kumpanya ay nagde‑develop at nag-aalok din ng OVJP Organic Vapor Jet Printing. 

Sa market cap na $7.1 bilyon, ang mga OLED share sa oras ng pagsulat na ito ay nagte‑trade sa $149.90, tumaas ng 2.84% YTD. Ang EPS (TTM) nito ay 4.66 habang ang P/E (TTM) ratio ay 32.24. Ang dividend yield ay 1.20%.

Tungkol sa pinansyal ng kumpanya, kamakailan lamang iniulat ng Universal Display Corporation ang kanilang resulta para sa Q4 2024. Sa panahong ito, ang kita ng kumpanya ay umabot sa $162.3 milyon, tumaas mula $158.3 noong 4Q23. Kasama rito ang $93.3 milyon na kita mula sa pagbebenta ng materyales dahil sa pinatibay na demand para sa emitter materials at $64.4 milyon mula sa royalty at lisensyang bayad. Ang gastos sa pagbebenta ng materyales, samantala, ay bahagyang mas mataas sa pagkakataong ito na $34.2 milyon.

Ang netong kita ay $46 milyon, na bumaba mula $62 milyon na naitala noong nakaraang taon, at ang operating income ay $52.5 milyon, na bumaba mula $64.7 milyon. Ang netong kita ay $46.0 milyon o $0.96 bawat diluted share sa Q4. Ang quarterly dividend naman ay tumaas ng 12% sa $0.45 bawat share.

Para sa buong 2024, iniulat ng UDC ang $647.7 milyon na kita, tumaas ng 12% mula $576.4 milyon noong nakaraang taon. Ang netong kita ay $222 milyon, tumaas ng 9% mula 2023.

“Natutuwa kaming iulat na ang 2024 ay isang rekord‑breaking na taon ng matatag na pagganap sa pananalapi. Sa buong industriya ng OLED, ang mga product roadmap ay lumalawak, at ang mga nangungunang panel maker ay namumuhunan sa mga bagong fab upang matugunan ang tumataas na demand, partikular sa umuusbong na IT at automotive market. Naniniwala kami na ang bagong capex cycle na ito ay magbubukas ng daan para sa makabuluhang bagong kapasidad ng OLED, mga bagong produkto ng OLED, at mga bagong gumagamit ng OLED.”

– CFO Brian Millard

Ngayon, para sa 2025, inaasahan ng kumpanya na ang kanilang kita ay nasa pagitan ng $640 milyon hanggang $700 milyon. Kaya, ang UDC ay nagtataya ng paglago ng hanggang 8% o 1% pagbaba sa kita. 

Tungkol sa timeframe para sa mga blue phosphorescence material (PHOLED) at komersyalisasyon, ibinahagi ng UDC na ito ay mas malapit na kaysa dati, tinawag ang komersyalisasyon na “isang makabuluhang pag‑usad sa teknolohiyang OLED.” Kumpiyansa sa kakayahan nitong maghatid ng blue PHOLED, sinabi ng kumpanya na ang komersyal na pagpapakilala ay aabutin lamang ng ilang buwan at hindi taon, bagaman hindi inaasahan na mag‑generate ng makabuluhang kita mula dito ngayong taon.

Ang paglipat mula sa fluorescent patungo sa phosphorescent na asul ay nagmamarka ng isang malaking transisyon na magdudulot ng napakalaking pagtaas (mula sa isang kwarter hanggang 100%) sa internal luminous efficiency para sa asul sa OLED display habang binabawasan ang kanilang konsumo ng enerhiya.

Tungkol sa proyektong OVJP, plano ng kumpanya na isara ang kanilang OVJP center sa California, habang isang bagong subsidiary na tinatawag na Universal Vapor Jet Corporation ay inilunsad sa Singapore upang pangasiwaan ang komersyalisasyon ng OVJP. Naniniwala ang UDC na ang OVJP ay isang cutting‑edge na teknolohiya para sa paggawa ng malalaking display.

Pinakabagong Balita sa Universal Display Corporation

Konklusyon

Ang Perovskite LEDs (PeLEDs) ay nagkakaroon ng malaking kahalagahan bilang susunod na henerasyon ng ilaw dahil sa kanilang potensyal para sa mataas na kahusayan at malawak na hanay ng mga aplikasyon, na ginagawang pangako para sa mga display at ilaw.

Ayon sa pinakabagong pag-aaral, ang kanilang mas mababang gastos at epekto sa kapaligiran ay maaaring magbigay-daan upang mapalitan nila ang kasalukuyang mga LED. Ang epekto sa kapaligiran ay maaaring mabawasan nang malaki sa pamamagitan ng pagtutok sa ginto sa halip na lead. Ang pagpapalit ng Au ng mas napapanatiling mga materyales tulad ng aluminyo o nikel ay tumutulong harapin ang mga hamon na dulot ng pagmimina ng ginto, na lubos na nagpapababa ng ecological footprint ng produksyon ng PeLED.

Habang ang perovskite LEDs ay nagpapakita ng malaking potensyal, ang kanilang komersyalisasyon ay nakasalalay sa pagpapabuti ng haba ng buhay at luminous efficiency. Sa pamamagitan ng pagtugon sa mga hamon sa katagalan kasabay ng murang produksyon, napapanatiling paggawa, at matingkad na paglabas ng kulay, maaaring baguhin ng PeLEDs ang merkado ng LED at display at makamit ang malawak na pag‑adopt.

Mga Sanggunian na Binanggit:

1. Zhang, M., Ma, X., Esguerra, J. L., et al. (2025). Towards sustainable perovskite light-emitting diodes. Nature Sustainability. https://doi.org/10.1038/s41893-024-01503-7