Pesquisas buscam eletrônicos sustentáveis de madeira e papel

POR MICHAEL ALLEN

Para desenvolver produtos eletrónicos sustentáveis ​​e ecológicos, como sensores e placas de circuito, Valerio Beni está a seguir o rasto do papel – literalmente. Especialista em química verde do instituto de pesquisa sueco Rise, Beni mudou seu foco para a madeira de celulose em uma tentativa de fabricar dispositivos eletrônicos de consumo que não tenham pegada de carbono e sejam mais fáceis de reciclar.

Ele e os seus colegas descobriram que a produção de celulose e a sua transformação em papel para uma nova geração de produtos electrónicos exigiam a queima de demasiada energia para que o esforço fosse tão amigo do ambiente como esperavam. “Então pensamos: por que não damos um passo atrás e voltamos ao material inicial para fazer papel?” Beni disse. “Isto é, madeira.”

Ele lidera um projeto de pesquisa que recebeu financiamento da União Europeia (UE) para explorar formas de fabricar eletrônicos sustentáveis ​​a partir de materiais à base de madeira.

Chamado HyPELignum, o projeto tem duração de quatro anos, até setembro de 2026, e reúne institutos de pesquisa, uma universidade e representantes da indústria da Áustria, Holanda, Eslovênia e Espanha.

Os atuais ciclos de vida dos eletrônicos são insustentáveis. Além da energia e das matérias-primas necessárias para a produção, os aparelhos geram montanhas de resíduos quando são descartados.

Em 2022, o mundo gerou um recorde de 62 mil milhões de toneladas de lixo eletrónico – ou 7,8 quilogramas por pessoa – com a Europa a produzir 17,6 mil milhões de toneladas, mais do que qualquer outra região, segundo dados das Nações Unidas. .

Esta montanha global quase duplicou em relação aos 34 mil milhões de toneladas em 2010 e espera-se que aumente para 82 mil milhões de toneladas até 2030.

Além de crescer rapidamente, o lixo eletrônico é complexo de gerenciar, segundo a ONU. Em 2022, apenas cerca de um quinto do lixo eletrónico global foi reciclado – embora a Europa tenha tido um melhor desempenho ao reciclar cerca de 43%.

Placas melhores

As placas de circuito são o principal componente do lixo eletrônico. Até 60% do impacto ambiental dos eletrônicos é causado pela placa de circuito de um dispositivo, segundo Beni.

As placas são uma base coberta por diversas camadas de materiais – geralmente resinas, plásticos e cobre, de difícil reciclagem. Eles são gravados para imprimir circuitos metálicos, nos quais os componentes eletrônicos podem ser soldados.

Alternativamente, a equipe HyPELignum desenvolve dois tipos de placas de circuito de madeira.

Um é feito de finas camadas de madeira, um pouco como compensado. O outro é construído a partir de fibras de celulose extraídas de madeira e resíduos de madeira.

“A ideia é tentar substituir alguns dos materiais de alta intensidade de carbono na eletrônica por materiais de baixa intensidade de carbono”, disse Beni.

Os circuitos são impressos – e não gravados – nas placas de madeira com tintas metálicas condutoras desenvolvidas pelo projeto. Essas tintas também contêm celulose e plásticos de base biológica feitos de madeira.

No final da sua vida útil, as placas de madeira deverão ser mais fáceis de reciclar do que as placas de circuito tradicionais. Pode até ser possível compostá-los.

Novas camadas

Um dos principais desafios da reciclagem de eletrônicos é a separação dos componentes das placas de circuito.

Para resolver isso, os pesquisadores da HyPELignum estão desenvolvendo camadas termicamente e quimicamente degradáveis ​​que podem ser colocadas entre a madeira e os circuitos impressos.

Quando estes são destruídos no final da vida útil de um produto, os circuitos elétricos e componentes caem da madeira. A placa de madeira e o circuito e componentes principalmente metálicos podem então ser enviados para diferentes fluxos de reciclagem.

Além disso, as camadas degradáveis ​​também são derivadas da madeira. O projeto produziu a partir de lignina extraída de resíduos de madeira.

Esta “química verde” emite muito menos dióxido de carbono (CO _dois
) ao apresentar materiais biogênicos que podem ser renovados em vez de petróleo fóssil, segundo Beni.

“Madeira e materiais biogênicos são mais ou menos zero em termos de impacto de CO _dois
“, disse ele. “Eles absorvem CO _dois
crescer e então liberar o mesmo CO _dois
quando usado.”

A busca por eletrônicos sustentáveis

O crescente apetite da população global por dispositivos digitais está a impulsionar a necessidade de versões mais ecológicas, de acordo com Corne Rentrop, especialista em eletrónica e produção sustentável da organização de investigação holandesa TNO.

“Queremos mais dados, queremos mais conectividade, queremos ter Internet em todo o lado, por isso a quantidade de eletrónica necessária para equipá-los está em constante crescimento”, disse Rentrop.

Ao mesmo tempo, a vida útil dos eletrônicos está diminuindo.

“Se você olhar para seus dispositivos eletrônicos, eles duram de quatro a cinco anos”, disse Rentrop. “É basicamente isso.”

Ele lidera um projeto separado financiado pela UE para reduzir a pegada de carbono da produção de dispositivos eletrónicos e melhorar a reciclagem.

Chamado Ecotron, funciona durante quatro anos, até agosto de 2026, e conta com uma variedade de participantes da Bélgica, República Checa, Finlândia, França, Itália, Países Baixos e Espanha.

Filmes flexíveis

Assim como a HyPELignum, a equipe da Ecotron busca substituir as placas de circuito tradicionais por outras feitas de materiais renováveis.

Podemos ser mais sustentáveis ​​porque o processo requer menos energia do que a produção de placas de circuito padrão”, disse Rentrop.

Mas em vez de madeira, ele e seus colegas criam filmes flexíveis a partir de materiais como plásticos de base biológica e papel. No final da sua vida útil, as folhas de bioplástico podem ser derretidas e recicladas – e talvez até compostadas.

“Os eletrônicos compostáveis ​​seriam fantásticos”, disse Rentrop. “O papel é obviamente um material compostável, mas as tintas e os componentes elétricos não.”

Para superar esse obstáculo, o projeto está desenvolvendo interconexões reversíveis que podem ser acionadas para liberar componentes elétricos.

Usos em empresas

Os investigadores da Ecotron estão a pegar nos produtos existentes e a trabalhar para os substituir por produtos eletrónicos mais sustentáveis.

A empresa finlandesa Polar Electro, que fabrica dispositivos que monitoram o condicionamento físico e o treinamento atlético, está participando de um esforço para produzir uma cinta torácica vestível que mede a frequência cardíaca de uma pessoa.

O design substituiu uma cinta torácica Polar Electro existente por uma versão de base biológica cujo desempenho é comparável, de acordo com a Rentrop.

Trabalhando com a empresa farmacêutica Johnson & Johnson, a equipe desenvolve adesivos inteligentes que contêm registradores de temperatura para embalagens de vacinas.

Os profissionais de saúde que administram vacinas podem aceder a estes dados de temperatura através de um dispositivo portátil, como um smartphone, para verificar se cada dose foi armazenada corretamente.

Nesse caso, os pesquisadores trabalham com papel, produzindo dispositivos que podem ser reciclados.

“Estamos fabricando um dispositivo eletrônico que é considerado papel”, disse Rentrop. “Isso é reciclagem intencional.”

Leia mais sobre projetos eletrônicos sustentáveis HyPELignum
Isso é Ecotron
.

A pesquisa citada neste texto foi financiada pelo Programa Horizonte da União Europeia. As opiniões dos entrevistados não refletem necessariamente as da Comissão Europeia. Esta notícia foi publicada originalmente em

Horizonte

a revista de investigação e inovação da UE.

Leia o original em inglês

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Foto: Pixabay/Creative Commons

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