Micelio fungino al posto della resina epossidica: sviluppato un circuito stampato compostabile
I ricercatori stanno utilizzando gli scarti della produzione di acido citrico come base per la realizzazione di circuiti stampati biodegradabili.
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A livello mondiale, i giocattoli elettronici, i computer o gli smartphone dismessi stanno generando quantità sempre più ingenti di rifiuti elettronici. Alla base dei circuiti elettronici ci sono i circuiti stampati (PCB), che sono in genere realizzati in resina epossidica fossile rinforzata con fibra di vetro, il che li rende difficili da riciclare, per non parlare della biodegradabilità. Un team della TU Bergakademie Freiberg ha ora presentato un’alternativa completamente compostabile ottenuta dal micelio del fungo Aspergillus niger, un sottoprodotto della produzione industriale di acido citrico.
Anziché smaltire questi rifiuti di biomassa, il team li trasforma in un materiale simile alla plastica attraverso un processo innovativo che prevede lo stampaggio e l’essiccazione all’aria, ottenendo una piccola piastra dello spessore di circa 0,5 cm con una densità di 1,23 g/cm³, paragonabile a quella dei circuiti stampati (PCB) convenzionali. Utilizzando la stampa diretta con inchiostro o un processo di incisione standard e la saldatura manuale, i ricercatori sono riusciti a depositare i componenti elettronici direttamente sulle piastrine fungine.
"Nei test di laboratorio, il materiale derivato dal micelio fungino mostra elevate proprietà meccaniche e una buona stabilità termica", ha spiegato Nina Oehlsen, dottoranda presso la TU Bergakademie Freiberg e prima autrice della pubblicazione scientifica. «Sebbene le proprietà elettriche siano ancora inferiori a quelle dei PCB standard, il micelio fungino è sufficiente per prototipi o applicazioni a bassa frequenza – come sensori ambientali, beni di consumo e giocattoli».
Tuttavia, affinché la piastra sia paragonabile agli attuali circuiti stampati, deve essere testata secondo standard quali IPC-A-600 o DIN EN 60249-1 e ottimizzata in termini di assorbimento d’acqua.
Sfide nella gestione del fine vita
Secondo il «Global E-waste Monitor», entro il 2030 si prevedono circa 82 milioni di tonnellate di rifiuti elettronici a livello mondiale. Il circuito stampato sostenibile, denominato AnimatPCB, non solo affronta il problema dell’impatto ambientale dei rifiuti elettronici non riciclabili, ma offre anche una soluzione per evitare l’uso di materiali non riutilizzabili al termine del ciclo di vita dei circuiti stampati. Il circuito stampato stesso è completamente biodegradabile e i transistor su di esso depositati potrebbero essere recuperati dal punto di vista funzionale, ha affermato Linus Stegbauer, professore associato di materiali tecnici biogenici presso la TU Bergakademie Freiberg: «Abbiamo creato un materiale funzionale di alta qualità a partire da un prodotto di scarto industriale, senza l’utilizzo di ulteriori materie prime fossili. Rispetto a un circuito stampato convenzionale, il micelio fungino presenta un’impronta di CO₂ inferiore fino al 56% e, al termine del suo ciclo di vita, può essere disciolto in acqua in modo semplice e sicuro».
Questa ricerca bioispirata può dare un contributo significativo allo sviluppo di un’industria elettronica circolare: «Dimostriamo che è possibile sviluppare componenti elettronici di alta qualità senza un impatto ambientale a lungo termine e proponiamo soluzioni per un’industria elettronica circolare», sottolinea il professor Simon Glöser-Chahoud, economista presso la TU Bergakademie Freiberg, che ha calcolato l’impronta di CO₂ sull’intero ciclo di vita di questo materiale innovativo.
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