Hogyan lehet az elektronikában eddig használt hagyományos alapanyagokat, a modern zöld gazdaságban faalapú alternatívákkal helyettesíteni? – teszi fel a kérdést egy friss európai kutatás.

Környezetbarát elektronika
Forrás: pixabay.com

Az Európai Unió Horizont programja által finanszírozott projekt úttörő szerepet tölt be a környezetbarát elektronika területén. A megközelítés célja, hogy csökkentse az e-hulladékot, a szén-dioxid-kibocsátást, és fenntartható, újrahasznosítható elektronikai eszközöket hozzon létre.

Elektronikai részegységek fából és papírból

Környezetbarátabb érzékelőket, áramköri lapokat és egyéb elektronikus eszközöket fejlesztenek az EU kutatói, hogy csökkentsék az e-hulladék fenntarthatatlanul magas szintjét.

Környezetbarát elektronika, például az érzékelők és áramköri lapok kifejlesztése érdekében Valerio Beni a svéd RISE kutatóintézet zöld kémiájának szakértője a cellulózból készült fára helyezi a hangsúlyt.

Ebből olyan fogyasztói elektronikai eszközök készülhetnek, amelyeknek nincs szénlábnyoma, és könnyebben újrahasznosíthatók – olvasható a Horizon Magazinban megjelent cikkben.

A fa újszerű megmunkálása

A szakértő és munkatársai felfedezték, hogy a cellulóz előállítása és papírrá alakítása az elektronika új generációja számára túl sok energiát igényel ahhoz, hogy a megoldás olyan környezetbarát legyen, mint ahogyan azt remélték.

„Arra gondoltunk, miért nem lépünk vissza egyet a papírgyártás kiindulási anyagához, a fához?” – mondja a szakember.

A HyPELignum névre keresztelt projekt négy éven keresztül, 2026. szeptemberéig tart. Ausztriából, Hollandiából, Szlovéniából és Spanyolországból kutatóintézeteket, egyetemet és iparági képviselőket tömörít.

A jelenlegi elektronika életciklusa ugyanis fenntarthatatlan. A gyártáshoz szükséges energia és nyersanyagok mellett a kidobott készülékek hulladékhegyeket eredményeznek.

Az ENSZ adatai szerint 2022-ben a világon rekordmennyiségű, 62 milliárd tonna e-hulladék keletkezett – vagyis fejenként 7,8 kilogramm. Ezen belül Európában 17,6 milliárd tonnát számoltak, többet, mint bármely más térségben.

Az e-hulladékhegyek csaknem megkétszereződtek a 2010-es 34 milliárd tonnáról, az előrejelzések pedig 2030-ra már 82 milliárd tonnát emlegetnek.

Az ENSZ szerint nemcsak a gyors növekedés a gond, hanem az e-hulladék bonyolult kezelése is. Két éve a globális e-hulladéknak csak körülbelül egyötödét hasznosították újra – bár Európa ebben az élen járt a 43%-os újrahasznosítással.

Az áramköri lapkák az e-hulladék fő alkotóelemei

A szakértő szerint az elektronika környezetre gyakorolt hatásának 60%-át az eszközökben lévő áramköri lapka okozza.

A táblák rétegelt anyagokból állnak – általában gyantákból, műanyagokból és rézből, amelyeket nehéz újrahasznosítani. Fémáramkörökbe vannak maratva, amelyekre elektronikus alkatrészeket lehet forrasztani.

Alternatív megoldásként a HyPELignum csapata kétféle fa áramköri lapot fejleszt. Az egyik vékony fából készült, kicsit olyan, mint a rétegelt lemez. A másik fából és fahulladékból kivont cellulózszálakból készül.

Az áramköröket a projekt által kifejlesztett vezetőképes fémfestékekkel nyomtatják – nem maratják – a falapokra. Ezek a tinták cellulózt és fából előállított bioalapú műanyagokat is tartalmaznak.

Újrahasznosítás „zöld kémiával”

Élettartamuk végén a falapokat könnyebb reciklálni, mint a hagyományos áramköri lapokat, akár komposztálni is lehet őket – véli a kutató.

Az elektronika újrahasznosításának másik fő kihívása az alkatrészek és az áramköri lapok szétválasztása. Ennek megoldására a kutatók termikusan és kémiailag lebomló rétegeket fejlesztenek, amelyek a fa és a nyomtatott áramkörök közé helyezhetők.

Amikor a termék élettartama végén ezek megsemmisülnek, az áramkörök és az elektromos alkatrészek leesnek a fáról. A fából készült táblát, valamint a főként fém áramkört és alkatrészeket ezután különböző újrahasznosító folyamatokba lehet csatolni.

A lebomló rétegek is fából származnak, amit a projekt során a fahulladékból kinyert ligninből állítanak elő. Az ilyen „zöld kémia” sokkal kevesebb szén-dioxidot (CO2) bocsát ki, mivel biogén anyagokat tartalmaz, amelyek megújulhatnak, nem pedig olajat.

„A fa és a biogén anyagok CO2-kibocsátása többé-kevésbé nulla” – mondja a szakértő.

Az elektronikai iránti éhség egyre növekszik

A világ lakosságának egyre növekvő étvágya a digitális eszközök iránt a zöldebb verziók iránti igényt fokozza – fejti ki Corne Rentrop, a TNO holland kutatószervezet elektronikai és fenntartható termelési szakértője.

Hozzáteszi: ezzel párhuzamosan az elektronika élettartama pedig csökken, az eszközök átlagosan négy-öt évig bírják.

A szakember is egy uniós finanszírozású projektet vezet az elektronikai eszközök gyártása szénlábnyomának csökkentésére és az újrahasznosítás javítására.

A kutatás ECOTRON néven ugyancsak négy éves időtartamú, 2026 augusztusáig tart, és számos résztvevője van Belgiumból, a Csehországból, Finnországból, Franciaországból, Olaszországból, Hollandiából és Spanyolországból.

Rugalmas fóliák műanyagból és papírból

A HyPELignumhoz hasonlóan az ECOTRON csapata is arra törekszik, hogy a hagyományos áramköri lapokat megújuló anyagokból készültekre cserélje. Ez a folyamat is kevesebb energiát igényel, mint a szabványos áramköri lapok gyártása.

Fa helyett azonban ebben a projektben rugalmas fóliákat készítenek, bioalapú műanyagokból és papírból.

Élettartamuk végén a bioműanyag táblákat megolvaszthatják, és újrahasznosíthatják – sőt, esetleg komposztálhatják is.

„A komposztálható elektronika fantasztikus lenne” – emeli ki Rentrop. „A papír természetesen komposztálható anyag, de a tinták és az elektromos alkatrészek nem.”

Ennek az akadálynak a leküzdésére a projekt megfordítható kapcsolódásokat fejleszt, amelyek aktiválásával kioldhatók az elektromos alkatrészek.