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Investigadores desarrollan un circuito impreso 100% reciclable y biodegradable

Los residuos electrónicos conllevan costes energéticos y una carga medioambiental que rivaliza con la de los residuos plásticos debido a la rareza y toxicidad de los componentes de metales pesados. El problema de los residuos electrónicos no hará más que empeorar con el tiempo porque la mayoría de los aparatos electrónicos que se comercializan hoy en día están diseñados para ser portátiles, no para ser reciclados.

Ahora, investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y de la Universidad de Berkeley han desarrollado una posible solución: un circuito impreso totalmente reciclable y biodegradable. El avance podría desviar de los vertederos los dispositivos vestibles y otros aparatos electrónicos flexibles y mitigar los peligros para la salud y el medio ambiente que suponen los residuos de metales pesados.

Nuevo diseño.

El nuevo diseño se basó en el trabajo anterior de los investigadores, en el que demostraron un material plástico biodegradable incrustado con enzimas purificadas como la lipasa de Burkholderia cepacian (BC-lipasa) que degradaría las cadenas de polímeros del material en bloques de construcción de monómeros.

Antes de que una lipasa pueda convertir una cadena de polímeros en monómeros, debe atrapar primero el final de una cadena de polímeros. Controlando el momento en que la lipasa encuentra el final de la cadena, es posible garantizar que los materiales no se degraden hasta que el agua alcance una determinada temperatura.

Esta vez, en lugar de costosas enzimas purificadas, los investigadores utilizaron cócteles de lipasa BC, más baratos y listos para usar, para agilizar la producción y reducir los costes.

Esto les permitió desarrollar una tinta conductora imprimible compuesta por aglutinantes de poliéster biodegradables, cargas conductoras como copos de plata o partículas de negro de humo, y cócteles de enzimas disponibles en el mercado. La tinta obtiene su conductividad eléctrica de las partículas de plata o de negro de humo, y los aglutinantes de poliéster biodegradables actúan como pegamento.

Vida útil y durabilidad.

Para probar su vida útil y durabilidad, los investigadores almacenaron un circuito impreso en un cajón de laboratorio durante siete meses en condiciones normales, expuesto a las fluctuaciones diarias de temperatura y humedad. A continuación, aplicaron una tensión eléctrica continua al dispositivo durante un mes y comprobaron que el circuito conducía la electricidad igual de bien que antes del almacenamiento.

Después, los investigadores pusieron a prueba la capacidad de reciclaje del dispositivo sumergiéndolo en agua caliente durante unos días. Comprobaron que, en 72 horas, las partículas de plata se separaban por completo de los aglutinantes del polímero y éste se descomponía en monómeros reutilizables.

Esto permite a los investigadores recuperar fácilmente los metales sin necesidad de procesos adicionales. El equipo afirma que aproximadamente el 94% de las partículas de plata pueden reciclarse y reutilizarse con un rendimiento similar del dispositivo.

El circuito también resulta prometedor como alternativa sostenible a los plásticos de un solo uso que se emplean en la electrónica transitoria, es decir, en dispositivos como implantes biomédicos o sensores ambientales que se desintegran con el paso del tiempo, afirma el autor principal, Junpyo Kwon, estudiante de doctorado e investigador de los grupos de Xu y Robert Ritchie de la UC Berkeley.

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Vía lbl.gov

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