Pesquisas buscam eletrônicos sustentáveis de madeira e papel

POR MICHAEL ALLEN

Para desenvolver eletrônicos sustentáveis e ecologicamente corretos, como sensores e placas de circuito, Valerio Beni está seguindo a trilha do papel – literalmente. Especialista em química verde no instituto de pesquisa sueco Rise, Beni mudou seu foco para a madeira da celulose em uma tentativa de fabricar dispositivos eletrônicos de consumo que não tenham pegada de carbono e sejam mais fáceis de reciclar.

Ele e seus colegas descobriram que produzir celulose e transformá-la em papel para uma nova geração de eletrônicos exigia queimar muita energia para que o esforço fosse tão ecológico quanto eles esperavam. “Então pensamos, por que não damos um passo para trás e vamos para o material inicial para fazer papel?” disse Beni. “Isto é, madeira.”

Ele lidera um projeto de pesquisa que recebeu financiamento da União Europeia (EU) para explorar maneiras de fazer eletrônicos sustentáveis com materiais à base de madeira.

Chamado HyPELignum, o projeto tem duração de quatro anos, até setembro de 2026, e reúne institutos de pesquisa, uma universidade e representantes da indústria da Áustria, Holanda, Eslovênia e Espanha.

Os ciclos de vida dos eletrônicos atuais são insustentáveis. Além da energia e das matérias-primas necessárias para a produção, os aparelhos resultam em montanhas de resíduos quando são descartados.

Em 2022, o mundo gerou um recorde de 62 bilhões de toneladas de lixo eletrônico – ou 7,8 quilos por pessoa – com a Europa produzindo 17,6 bilhões de toneladas, mais do que qualquer outra região, de acordo com dados das Nações Unidas.

Essa montanha mundial quase dobrou de 34 bilhões de toneladas em 2010 e deve aumentar para 82 bilhões de toneladas até 2030.

Além de crescer rapidamente, o lixo eletrônico é complexo de gerenciar, de acordo com a ONU. Em 2022, apenas cerca de um quinto do lixo eletrônico global foi reciclado – embora a Europa tenha se saído melhor reciclando cerca de 43%.

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Placas melhores

As placas de circuito são o principal componente do lixo eletrônico. Até 60% do impacto ambiental da eletrônica é causado pela placa de circuito de um dispositivo, de acordo com Beni.

As placas são uma base coberta com diversas camadas de materiais – geralmente resinas, plásticos e cobre, que são difíceis de reciclar. Eles são gravados para imprimir circuitos de metal, nos quais os componentes eletrônicos podem ser soldados.

Como alternativa, a equipe HyPELignum desenvolve dois tipos de placas de circuito de madeira.

Um é feito de finas camadas de madeira, um pouco como madeira compensada. O outro é construído a partir de fibras de celulose extraídas de madeira e resíduos de madeira.

“A ideia é tentar substituir alguns dos materiais de alta intensidade de carbono em eletrônicos por materiais de baixa intensidade de carbono”, disse Beni.

Os circuitos são impressos – em vez de gravados – nas placas de madeira usando tintas metálicas condutoras desenvolvidas pelo projeto. Essas tintas também contêm celulose e plásticos de base biológica produzidos a partir de madeira.

No final de sua vida útil, as placas de madeira devem ser mais fáceis de reciclar do que as placas de circuito tradicionais. Pode até ser possível compostá-las.

Novas camadas

Um dos principais desafios da reciclagem de eletrônicos é separar os componentes das placas de circuito.

Para resolver isso, os pesquisadores do HyPELignum estão desenvolvendo camadas termicamente e quimicamente degradáveis que podem ser colocadas entre a madeira e os circuitos impressos.

Quando estes são destruídos no final da vida útil de um produto, os circuitos e componentes elétricos caem da madeira. A placa de madeira e o circuito e componentes, principalmente de metal, podem então ser enviados para diferentes fluxos de reciclagem.

Além disso, as camadas degradáveis também são derivadas da madeira. O projeto tem produzido a partir de lignina extraída de resíduos de madeira.

Essa “química verde” emite muito menos dióxido de carbono (CO₂) ao apresentar materiais biogênicos que podem ser renovados em vez de óleo fóssil, de acordo com Beni.

“Madeira e materiais biogênicos são mais ou menos zero em termos de impacto de CO₂“, disse ele. “Eles absorvem CO₂ para crescer e depois liberam o mesmo CO₂ quando usados.”

A busca por eletrônicos sustentáveis

O apetite cada vez maior da população global por dispositivos digitais está impulsionando a necessidade de versões mais ecológicas, de acordo com Corne Rentrop, especialista em eletrônica e produção sustentável da organização de pesquisa holandesa TNO.

“Queremos mais dados, queremos mais conectividade, queremos ter internet em todos os lugares, então a quantidade de eletrônicos necessários para equipá-los está crescendo constantemente”, disse Rentrop.

Ao mesmo tempo, a vida útil dos eletrônicos está diminuindo.

“Se você olhar para seus dispositivos eletrônicos, eles duram de quatro a cinco anos”, disse Rentrop. “É basicamente isso.”

Ele lidera um projeto separado financiado pela UE para reduzir a pegada de carbono da produção de dispositivos eletrônicos e melhorar a reciclagem.

Chamado Ecotron, ele dura quatro anos até agosto de 2026 e conta com uma variedade de participantes da Bélgica, República Tcheca, Finlândia, França, Itália, Holanda e Espanha.

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Filmes flexíveis

Como a HyPELignum, a equipe Ecotron procura substituir as placas de circuito tradicionais por outras feitas de materiais renováveis.

Podemos ser mais sustentáveis porque o processo requer menos energia do que a produção de placas de circuito padrão”, disse Rentrop.

Mas, em vez de madeira, ele e seus colegas criam filmes flexíveis a partir de materiais como plásticos e papel de base biológica. No final de sua vida útil, as placas de bioplástico podem ser derretidas e recicladas – e talvez até compostadas.

“Eletrônicos compostáveis seriam fantásticos”, disse Rentrop. “O papel é, obviamente, um material compostável, mas as tintas e os componentes elétricos não são.”

Para superar esse obstáculo, o projeto está desenvolvendo interconexões reversíveis que podem ser acionadas para liberar os componentes elétricos.

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Usos nas empresas

Os pesquisadores do Ecotron estão pegando produtos existentes e trabalhando para substituí-los por eletrônicos mais sustentáveis.

A empresa finlandesa Polar Electro, que fabrica dispositivos que monitoram o condicionamento físico e o treinamento atlético, participa de um esforço para produzir uma cinta torácica vestível que mede a frequência cardíaca de uma pessoa.

O projeto substituiu uma cinta torácica Polar Electro existente por uma versão de base biológica cujo desempenho é comparável, de acordo com Rentrop.

Trabalhando com a empresa farmacêutica Johnson & Johnson, a equipe desenvolve adesivos inteligentes que contêm registradores de temperatura para embalagens de vacinas.

Os profissionais de saúde que administram vacinas podem acessar esses dados de temperatura usando um dispositivo portátil, como um smartphone, para verificar se cada dose foi armazenada adequadamente.

Nesse caso, os pesquisadores trabalham com papel, produzindo dispositivos que podem ser reciclados.

“Estamos fazendo um dispositivo eletrônico que é considerado papel”, disse Rentrop. “Isso é reciclagem por design.”

Leia mais sobre os projetos de eletrônicos sustentáveis HyPELignum e Ecotron.

As pesquisas citadas neste texto foram financiadas pelo Programa Horizon da União Europeia. As opiniões dos entrevistados não refletem necessariamente as da Comissão Europeia. Esta notícia foi originalmente publicada na Horizon, a revista de pesquisa e inovação da UE. Leia o original em inglês.