Investigadores de la UE están desarrollando sensores, placas de circuitos y otros dispositivos electrónicos más ecológicos para reducir los niveles insosteniblemente altos de basura electrónica.
Para desarrollar componentes electrónicos ecológicos como sensores y placas de circuitos, el Dr. Valerio Beni sigue el rastro del papel, literalmente.
Experto en química ecológica del instituto sueco de investigación RISE, Beni ha pasado a centrarse en la madera procedente de la pasta de papel en un intento de fabricar dispositivos electrónicos de consumo que no dejen huella de carbono y sean más fáciles de reciclar.
En la carpintería
Él y sus colegas descubrieron que producir pasta y convertirla en papel para una nueva generación de aparatos electrónicos requería quemar demasiada energía para que el esfuerzo fuera tan respetuoso con el medio ambiente como deseaban.
Así que pensamos: ¿por qué no damos un paso atrás y nos centramos en el material inicial para fabricar papel?: La madera.
Beni dirige un proyecto de investigación financiado por la UE para explorar formas de fabricar electrónica de consumo con materiales derivados de la madera.
El proyecto, denominado HyPELignum, tiene una duración de cuatro años, terminará en septiembre de 2026, y reúne a institutos de investigación, una universidad y representantes de la industria de Austria, Países Bajos, Eslovenia y España.
Los ciclos de vida de los aparatos electrónicos actuales son insostenibles. Además de la energía y las materias primas necesarias para su producción, los aparatos generan montañas de residuos una vez desechados.
En 2022, el mundo generó la cifra récord de 62.000 millones de toneladas de residuos electrónicos (o 7,8 kilogramos por persona), y Europa produjo 17.600 millones de toneladas, más que ninguna otra región, según datos de Naciones Unidas. Esa montaña mundial casi se ha duplicado desde los 34.000 millones de toneladas de 2010 y se prevé que aumente hasta los 82.000 millones de toneladas en 2030.
Además de crecer rápidamente, los residuos electrónicos son complejos de gestionar, según la ONU. En 2022, sólo se recicló una quinta parte de la basura electrónica mundial, aunque a Europa le fue mejor, ya que recicló alrededor del 43%.
Mejores placas
Las placas de circuitos son el principal componente de los residuos electrónicos. Según Beni, hasta el 60% del impacto ambiental de la electrónica se debe a la placa de circuitos de los aparatos.
Las placas son una matriz de capas de materiales -generalmente resinas, plásticos y cobre- difíciles de reciclar. Se graban para imprimir circuitos metálicos en los que se sueldan los componentes electrónicos. Como alternativa, el equipo de HyPELignum está desarrollando dos tipos de circuitos impresos de madera. Uno está hecho de finas capas de madera, un poco como la madera contrachapada. El otro está fabricado con fibras de celulosa extraídas de la madera y sus residuos.
La idea es intentar sustituir algunos de los materiales de la electrónica que emiten más carbono por otros que emitan menos», explica Beni. Los circuitos se imprimen -en lugar de grabarse- en las placas de madera con tintas metálicas conductoras desarrolladas por el proyecto. Estas tintas también contienen celulosa y plásticos biológicos producidos a partir de la madera. Al final de su vida útil, las placas de madera deberían ser más fáciles de reciclar que las placas de circuitos tradicionales. Incluso podría ser posible compostarlas.
Nuevas capas
Uno de los principales retos del reciclado de aparatos electrónicos radica en separar los componentes de los circuitos impresos. Para resolver este problema, los investigadores de HyPELignum están desarrollando capas térmica y químicamente degradables que pueden colocarse entre la madera y los circuitos impresos. Cuando éstas se destruyen al final de la vida útil del producto, los circuitos y componentes eléctricos se desprenden de la madera. La placa de madera y los circuitos y componentes, principalmente metálicos, pueden enviarse entonces a diferentes flujos de reciclaje. Además, las capas degradables también proceden de la madera. El proyecto las produce a partir de lignina extraída de residuos de madera.
Esta «química verde» emite mucho menos dióxido de carbono (CO2) al utilizar materiales biogénicos que pueden renovarse en lugar de petróleo fósil, según Beni. La madera y los materiales biogénicos tienen un impacto de CO2 más o menos nulo», afirma. Absorben CO2 para crecer y liberan el mismo CO2 cuando se utilizan».
Cada vez más
El apetito cada vez mayor de la población mundial por los dispositivos digitales está impulsando la necesidad de versiones más ecológicas, según la Dra. Corne Rentrop, experta en electrónica y producción sostenible de la organización holandesa de investigación TNO.
“Queremos más datos, más conectividad, tener internet en todas partes, por lo que la cantidad de aparatos electrónicos necesarios para ello no deja de crecer”, explica Rentrop. Al mismo tiempo, la vida útil de los aparatos electrónicos disminuye. “Si te das cuenta, los aparatos electrónicos duran entre cuatro y cinco años”, afirma Rentrop, que dirige otro proyecto financiado por la UE para reducir la huella de carbono de la producción de aparatos electrónicos y mejorar su reciclado.
El proyecto se llama ECOTRON, tiene una duración de cuatro años hasta agosto de 2026 y cuenta con participantes de Bélgica, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos y República Checa.
Láminas flexibles
Al igual que su homólogo HyPELignum, el equipo de ECOTRON pretende sustituir las placas de circuitos tradicionales por otras fabricadas con materiales renovables.
“Podemos ser más sostenibles porque el proceso requiere menos energía que la producción de placas de circuito estándar”, explica Rentrop. Pero en lugar de madera, él y sus colegas están creando películas flexibles a partir de materiales como plásticos y papel de origen biológico. Al final de su vida útil, las placas de bioplástico podrían fundirse y reciclarse, e incluso compostarse.
“La electrónica compostable sería fantástica”, afirma Rentrop. “El papel es, por supuesto, un material compostable, pero las tintas y los componentes eléctricos no”.Para superar este obstáculo, el proyecto está desarrollando interconexiones reversibles que pueden activarse para liberar los componentes eléctricos.
La investigación de este artículo ha sido financiada por el Programa Horizonte de la UE. Las opiniones de los entrevistados no reflejan necesariamente las de la Comisión Europea. Si le ha gustado este artículo, compártalo en las redes sociales.
Casos de empresas
Los investigadores de ECOTRON están tomando productos existentes y trabajando para sustituirlos por productos electrónicos más sostenibles.
Una empresa finlandesa llamada Polar Electro, que fabrica aparatos para controlar la forma física y el entrenamiento atlético, participa en un proyecto para fabricar una correa para el pecho que mida la frecuencia cardíaca de una persona. Según Rentrop, el proyecto ha sustituido una correa para el pecho de Polar Electro por una versión de base biológica cuyo rendimiento es comparable.
En colaboración con la empresa farmacéutica Johnson & Johnson, el equipo está desarrollando pegatinas inteligentes que contienen registradores de temperatura para envases de vacunas. Los profesionales sanitarios que administran las vacunas pueden acceder a estos datos de temperatura mediante un dispositivo portátil, como un teléfono inteligente, para comprobar que cada dosis se ha almacenado correctamente. En este caso, los investigadores trabajan con papel, produciendo dispositivos que pueden reciclarse. “Estamos fabricando un dispositivo electrónico que se considera papel», explica Rentrop. Esto es reciclar por diseño”.
Este artículo fue publicado originalmente en Horizon, the EU Research and Innovation magazine.