Un recente rapporto delle Nazioni Unite ha rilevato che nel 2022 il pianeta ha prodotto circa 60 miliardi di chilogrammi di inquinamento elettronico, con un aumento dell’82% rispetto al 2010. Nonostante ciò, meno di un quarto di questo inquinamento è stato oggetto di riciclaggio. E tra i tanti ostacoli che si frappongono per migliorare questo primato, troviamo la mancanza di mezzi sufficienti per riciclare i circuiti stampati che si trovano in quasi tutti i dispositivi elettronici; un team di ricercatori vuole porre rimedio a questo problema.
Questi circuiti stampati, su cui sono installati chip, transistor e altri componenti, sono solitamente costituiti da sottili strati di fibra di vetro ricoperti di plastica e legati con rame.
Questa plastica è difficile da separare dal vetro, e quindi i circuiti stampati finiscono spesso nelle discariche, dove le sostanze chimiche che li compongono possono finire i loro giorni nell’ambiente.
In altri casi vengono bruciati per recuperare i metalli preziosi che contengono, come oro e rame. Questo incendio, spesso effettuato nei paesi in via di sviluppo, è uno spreco e può essere tossico, in particolare per coloro che eseguono questa operazione senza un’adeguata protezione.
Un team guidato da ricercatori dell’Università di Washington ha sviluppato un nuovo circuito stampato efficiente quanto quelli realizzati con materiali tradizionali, ma che può essere riciclato ripetutamente con uno spreco minimo.
Gli scienziati hanno utilizzato un solvente che trasforma un tipo di vitrimero – una nuova classe di polimeri sostenibili – in una sostanza gelatinosa senza danneggiarla, consentendo la rimozione di elementi solidi per il riutilizzo o il riciclaggio.
Questa gelatina vitrimerica può quindi essere utilizzata ripetutamente per produrre nuovi circuiti stampati di alta qualità, a differenza della plastica convenzionale che si degrada in modo significativo ad ogni riciclaggio.
Con questi nuovi circuiti i ricercatori sono riusciti a recuperare il 98% del vitrimero e il 100% della fibra di vetro, oltre al 91% del solvente utilizzato per il riciclo.
L’opera è pubblicata in Sostenibilità della natura.
Una parte importante del problema
“I circuiti stampati rappresentano gran parte della massa e del volume dei rifiuti elettronici”, ha affermato uno degli autori principali dello studio, il professor Vikram Iver.
“Sono considerati resistenti al fuoco e agli agenti chimici, il che è ottimo quando si tratta di renderli robusti. Ma questo li rende anche praticamente impossibili da riciclare. Qui abbiamo creato una nuova struttura del materiale che ha proprietà elettriche simili ai circuiti stampati tradizionali, nonché un processo per riciclarli ripetutamente. »
I vitrimeri sono una classe di polimeri sviluppati per la prima volta nel 2015. Se esposti a determinate condizioni, incluso il calore al di sopra di una certa temperatura, le loro molecole possono riorganizzarsi e formare nuovi legami. Ciò li rende entrambi “curabili” – un circuito stampato piegato può essere raddrizzato, ad esempio – e facilmente riciclabili.
“Su scala molecolare, i polimeri assomigliano a spaghetti, che si piegano e si compattano”, dice un altro coautore dello studio, il professor Aniruddh Vashisth. “Ma i vitrimeri sono distinti perché le molecole che compongono ogni pasta possono sciogliersi e ricongiungersi. È come se ogni pezzo di spaghetti fosse fatto di piccoli mattoncini Lego. »
Secondo i ricercatori, il metodo di fabbricazione dei circuiti stampati in vitrimero non comporterebbe grandi cambiamenti nel processo di produzione industriale dei circuiti stampati tradizionali.
Sempre secondo il gruppo di ricerca, questi nuovi circuiti stampati potrebbero portare ad una riduzione del 48% del potenziale di riscaldamento globale, e una riduzione dell’81% delle emissioni cancerogene, rispetto ai circuiti stampati tradizionali.
Sebbene ciò rappresenti una soluzione tecnologica alla crisi climatica, i ricercatori notano che uno dei principali ostacoli al riciclaggio su larga scala dei circuiti stampati in vitrimero è la necessità di creare sistemi e incentivi per raccogliere i rifiuti elettronici in modo che possano essere riciclati possono essere recuperati e riciclati.
Infatti, sostengono gli autori dello studio, è necessario stabilire “parità di costi” e “rigorosi standard ambientali”, oltre a “progettare, d’ora in poi, materiali basandosi innanzitutto su standard di sostenibilità.
