| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Grundstofferne i 2. geled - et miljøproblem nu eller fremover?

Bilag 5. Gallium

5.1 Stofidentitet

Tabel 5.1
CAS Nr., molekylevægt og EINECS Nr for gallium

5.2 Fysisk-kemiske egenskaber

Gallium optræder i samme kemiske hovedgruppe som bor og aluminium. Stoffet findes i gruppe 3 i det periodiske system og har valenserne +2 (Ga(II)) eller +3 (Ga(III)), men +3 er den typiske valens. Det er et tungmetal og findes blandt de såkaldte grænseelementer sammen med f.eks. cadmium og bly. Gallium er et af de få metaller, der har smeltepunkt tæt på stuetemperatur.

Tabel 5.2
Fysisk-kemiske data for metallisk gallium. Data fra [1, 3]

5.3 Anvendelse og forbrug

5.3.1 Anvendelse

Anvendelse af gallium finder især sted inden for elektronikbranchen. I forbindelse med f.eks. fotodioder til automatisering anvendes gallium ofte sammen med indium og arsen. Fotodioder grupperes ofte i to forskellige typer: InGaAs og HgCdTe [10]. Forbruget af gallium forventes at stige i takt med, at brugen af de klassiske tungmetaller udfases - især i forhold til kviksølv, som i mange sammenhænge kan substitueres med gallium [13, 18].

Gallium (bl.a. sammen med arsen og som galliumphosphid) anvendes endvidere i solceller, transistorer, halvledere. laserudstyr (især violet og blå laser), lysemitterende transistorer, fotoceller, DVD'er, CD'er og til elektronisk køling [6, 12-15, 17-20]. Elektronikbranchens ekspansion formodes at stå for størstedelen af det øgede forbrug i de kommende år.

Metallegeringer er også et anvendelsesområde for gallium - især kan dentale legeringer være et anvendelsesområde [13, 18].

5.3.2 Forbrug

Det årlige forbrug i Danmark vurderes på baggrund af pro capitaforbruget i USA at være lille, i størrelsesordenen 0,15-0,24 tons/år.

Tabel 5.3
Den relative fordeling udfra USA's forbrug omregnet til den danske anvendelse af gallium i 1997 baseret på [6]

5.4 Emissioner til og forekomst i miljøet

I det akvatiske miljø er baggrundskoncentrationen af gallium lav, mens sediment og jord indeholder op til 100 mg/kg. Kul og olie indeholder gallium i koncentrationer på henholdsvis 1-35 mg/kg og 0,01-1,2 mg/kg, og afbrænding af fossile brændsler vil derfor medføre emission af gallium. Ifølge undersøgelsen af metaller i affaldsstrømmene er galliumindholdet dog lavt røggas og perkolat fra deponier med røggasaffald, jf. Tabel 5.5. Svenske undersøgelser viser, at galliumindholdet i aske fra kulforbrænding er mellem ca. 4 og 7 mg/kg [6]. På trods af, at galliumanvendelsen er øget de seneste 10-20 år, vurderes det, at naturlig forvitring af gallium udgør en betydelig del af den samlede emission af gallium [8].

Tabel 5.4
Typisk baggrundskoncentration af gallium i miljøet. Data fra [8]

I danske affaldsstrømme er gallium primært fundet i kompost og spildevandsslam og slam fra vejvandsbassiner. I røggas samt renset spildevand og perkolat er galliumindholdet lavt, jf. Tabel 5.5.

Tabel 5.5
Niveauer af gallium i samfundets affaldsstrømme ud fra målinger foretaget i efteråret 2001

5.5 Fareklassificering

Gallium eller uorganiske galliumforbindelser er ikke på listen over farlige stoffer [7].

5.6 Toksikologi

Gallium optages kun i begrænset omfang fra mavetarmkanalen og anses for at have lav giftighed ved indtagelse. I dyreforsøg har gallium forårsaget skader på nyrerne og giftvirkning på muskelnerverne. Blindhed og lammelser er rapporteret i rotter og aplastiske forandringer i knoglemarven hos hunde. Optagelsesvejen er ikke angivet, men antages at være intravenøs. Der er ikke fundet yderligere data vedrørende galliums toksikologi eller effekter forbundet med eksponering i arbejdsmiljøet [22]. Data vedrørende brugen af forskellige galliumforbindelser i terapeutisk øjemed er tilgængelige, men ikke umiddelbart anvendelige til at beskrive galliums toksikologiske egenskaber.

5.7 Miljøegenskaber

5.7.1 Miljøkemi

Gallium er biologisk reaktiv og danner stabile komplekser med nitrogen og svovlgrupper i levende organisk materiale. I det akvatiske miljø kan gallium optages af organismer såsom alger. Gallium vil, ligesom næringsstoffer, optages og frigives igen i forbindelse med omsætningen af dødt organisk materiale. En del gallium vil dog bindes til andet partikulært materiale.

Stoffet findes i sø- og havvand som Ga(OH)₄^-, hvis opløselighed er kraftigt styret af pH-værdien. Ga(OH)₄^- er let opløseligt ved lave pH-værdier, mens det er tungtopløseligt ved neutrale og høje pH-værdier.

I forhold til aluminium, der også danner tungt opløselige hydroxider, vil gallium ikke i samme grad være til stede i forsurede miljøer [6].

5.7.2 Økotoksikologi

Giftighed af GaCl₃ over for regnbueørred er det eneste testresultat, der er fundet for økotoksiciteten af gallium og galliumforbindelser. Med LC₅₀-værdi på 3,5 mg/L over 28 dage må denne gallium-forbindelse betegnes som giftig for vandlevende organismer [5]. Ifølge [6] er gallium noget mere toksisk end zink.

Tabel 5.6
Testresultater for miljøtoksicitet. Data fra [5]

5.7.3 Bioakkumulering

Det er ikke klarlagt, hvordan forskellige organismer vil reagere på galliumeksponering, og det vides ikke, om gallium opkoncentreres i fødekæden.

5.8 Sammenfatning

Anvendelsen af gallium er steget kraftigt de seneste årtier, og metallet bruges primært i elektronikindustrien. Naturlig forvitring udgør i forhold til den antropogene emission en betydelig del af det samlede galliuminput til miljøet. Den øgede anvendelse af gallium har dog medført en stigning i mængden af gallium i affaldsstrømmene. En vis mængde af den samlede emission stammer fra afbrænding af fossile brændsler. Det tilgængelige datamateriale vedrørende spredning i og effekt af gallium i miljøet giver ikke mulighed for at gennemføre en grundig evaluering. Gallium vurderes dog til at være mindre toksisk end tungmetaller som cadmium og bly, men mere toksisk end zink.

5.9 Referencer