Het idee van de kringloopprintplaat en het opwerkingsproces (afb: Josh Worch & MIchael Bartlett et al./Advanced Materials)

Elektronica heeft maar een korte levensduur. Dat komt meestal doordat het apparaat het niet meer doet, maar doordat de programmatuur niet meer bijgewerkt wordt/kan worden. Elke twee jaar hebben we wel een nieuwe mobiel. De hoeveelheid elektronisch en elektrisch afval groeit razendsnel en met het opwerken van de weggegooide grondstoffen is nog maar nauwelijks een begin gemaakt. Nu lijken technische onderzoekers een oplossing te hebben: kringloopelektronica zou je het kunnen noemen.
Volgens een rapport uit 2024 van de Verenigde Naties is de hoeveelheid e-afval wereldwijd de afgelopen twaalf jaar bijna verdubbeld, van 34 miljard naar 62 miljard kilo. Die zal naar verwachting in 2030 82 miljard kilo bedragen. Slechts 13,8 miljard kilo – ongeveer 20% van het totaal – zal naar verwachting worden gekringloopt (dat lijkt mij=as nogal veel).
Twee onderzoeksgroepen van Virginia Tech hebben mogelijk een oplossing bedacht: een kringloopmateriaal dat makkelijker is op te werken en te hergebruiken dan de huidige ‘wegwerpelektronica’. De nieuwe circuits zijn recycleerbaar, elektrisch geleidend, herconfigureerbaar en zelfherstellend na schade.
Toch behouden ze de sterkte en duurzaamheid van traditionele printplaatkunststoffen door eigenschappen die zelden samen in één materiaal worden aangetroffen, beloven de onderzoekers rond Michael Bartlett, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde en Josh Worch, universitair docent scheikunde.
Het nieuwe materiaal bestaat uit een vitrimeer, een (nieuw?) type polymeer dat kan worden vervormd en gekringloopt. Dit veelzijdige materiaal wordt gecombineerd met druppels vloeibaar metaal (niet verteld wordt welk; as) die de elektrische stroom geleiden, net zoals metaalbanen dat doen op een traditionele printplaat.

Dit is een fundamenteel andere aanpak dan andere recyclebare of flexibele elektronica. Door de hoogwaardige, aanpasbare polymeren te combineren met elektrisch geleidende vloeibare metalen, is het nieuwe circuit bestand tegen een groot aantal uitdagingen. “Ons materiaal is anders dan conventionele elektronische composieten”, stelt Bartlett. “De printplaten zijn opmerkelijk veerkrachtig en functioneel. Zelfs bij mechanische vervorming of beschadiging werken ze nog steeds.”

Kringlopen

Het kringlopen van traditionele printplaten vereist verschillende energie-intensieve stappen en levert nog steeds grote hoeveelheden afval op. Miljarden dollars aan waardevolle metalen componenten gaan zo verloren in het opwerkingsproces. Het kringlopen van deze printplaat is eenvoudig en kan op meerdere manieren worden bereikt.

“Traditionele printplaten zijn gemaakt van permanente thermoharders die ongelooflijk moeilijk te recycleren zijn”, zegt Worch. “Ons dynamische composietmateriaal kan hier worden hersteld of vervormd als het beschadigd raakt door hitte, zonder dat de elektrische prestaties eronder lijden. Moderne printplaten kunnen dit simpelweg niet.”
De vitrimeerprintplaten kunnen aan het einde van hun levensduur ook worden gedemonteerd met behulp van alkalische hydrolyse, waardoor belangrijke componenten zoals het vloeibare metaal en de leds kunnen worden teruggewonnen. Het volledig hergebruiken van alle componenten van de geleidende composieten in een gesloten kringloopproces blijft een doel voor toekomstig onderzoek.
Heel raadselachtig staat aan het eind van het persbericht dat deze vinding de e-afvalberg misschien niet zal kunnen verminderen, maar dat dit werk een belangrijke stap is om te voorkomen dat elektronica op de vuilnisbelt belandt. Dat is dan toch een teleurstellende ‘nabrander’.

Bron: Science Daily