Delle nuove schede elettroniche biodegradabili

Nonostante il loro colore verde, le schede elettroniche di “green” non hanno quasi niente. La parte che funge da supporto alle schede elettroniche, che compongono il cuore di moltissimi dei nostri dispositivi, è poco ecologica. I ricercatori dei Laboratori federali svizzeri per le scienze e tecnologie dei materiali (Empa) hanno sviluppato un nuovo materiale derivato dal legno su cui stampare e montare i componenti elettronici. Il materiale a ridotto impatto ambientale, sviluppato dalla squadra diretta da Thomas Geiger del Laboratorio di materiali di legno e cellulosa, servirà come base sulla quale inserire componenti principalmente di silicio e rame. La ricerca, pubblicata su Scientific Reports, rientra nel progetto di ricerca dell’Unione Europea HyPELignum, che mira a sviluppare dispositivi elettronici a impatto zero. 

Spesso, i circuiti delle schede sono stampati su supporti di vetronite, un misto di fibre di vetro e materiale epossidico simile a quello delle colle a due componenti in commercio nei negozi di fai-da-te. Questo garantisce rigidità e isolamento elettrico, ma è derivato dal petrolio. Poiché la produzione prevede processi termochimici che non si possono invertire, questi materiali sono difficili da riciclare. Anche le altre alternative più comuni hanno il petrolio come denominatore comune, rendendo i nostri dispositivi meno ecocompatibili di quanto vorremmo.

Solo il 20-40 % delle schede elettroniche è composto da materiale elettronico vero e proprio, come transistor e condensatori. In fase di smaltimento, è solo questa parte a essere riciclata. Il resto proviene dal materiale di supporto fisico, la cui gestione è difficile e costosa. Va infatti bruciato in apposite fornaci, assicurandosi di avere i filtri per trattenere le polveri fini derivanti dalle fibre di vetro ed eventuali emissioni tossiche. 

Il materiale sviluppato dall’EMPA, che invece si presenta di colore marrone, è perfettamente biodegradabile, riducendo notevolmente l’impronta ambientale. I ricercatori sono riusciti a costruire, a scopo dimostrativo, i circuiti interni di un mouse per computer perfettamente funzionante. «Per alcune applicazioni, però, dobbiamo anche ripensare il nostro rapporto con l’elettronica», afferma Thomas Geiger. «Molti dispositivi elettronici vengono utilizzati solo per pochi anni prima di diventare obsoleti – quindi non ha senso realizzarli con materiali destinati a durare per centinaia di anni.» 

Questo materiale viene prodotto a partire dalla lignina, una sostanza che, come la cellulosa, viene naturalmente prodotta in grandi quantità dagli alberi. I collaboratori dell’EMPA nei Paesi Bassi hanno messo a punto un processo per estrarre dalla legna la lignina e l’emicellulosa, un’altra sostanza che, assieme alla più nota cellulosa, forma le fibre alimentari. «Ciò che rimane è una lignocellulosa brunastra, per la quale finora non esisteva alcun utilizzo», spiega Thomas Geiger. 

Per produrre il materiale resistente e isolante delle schede elettroniche, la lignocellulosa, sotto forma di fogli, viene macinata in acqua per rendere più sottili le fibre. Il materiale viene poi pressato per eliminare l’acqua, rendendolo resistente ma ancora permeabile. Infatti, il ricercatore sottolinea che «se l’acqua non potesse penetrare nel materiale di supporto, i microrganismi come i funghi non potrebbero più crescervi e di conseguenza non sarebbe biodegradabile». 

Questo non è il primo tentativo di ridurre l’impatto ambientale delle schede elettroniche. Nel 2024, infatti, ha suscitato molto interesse nei media di settore una ricerca dell’Università di Washington che ha sviluppato un materiale completamente riciclabile per questo utilizzo. I ricercatori hanno utilizzato un materiale chiamato “vitrimer”, composto da molecole che, se riscaldate, si slegano e si rilegano in modi nuovi, rendendolo così perfetto per essere riciclato. In questo caso, il vitrimer funge da collante tra le fibre di vetro e sostituisce quindi il materiale epossidico.