Investigadores europeus estão a desenvolver sensores, placas de circuitos e outros dispositivos eletrónicos mais ecológicos para reduzir os níveis insustentavelmente elevados de resíduos eletrónicos.
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Para desenvolver eletrónica ecológica, como sensores e placas de circuitos, Valerio Beni está a seguir o rasto do papel: literalmente. Especialista em química verde no instituto de investigação sueco RISE, Beni mudou a sua atenção para a madeira a partir da pasta de papel, numa tentativa de fabricar dispositivos eletrónicos de consumo sem pegada de carbono e mais fáceis de reciclar.
Na carpintaria
Ele e os seus colegas descobriram que a produção de pasta de papel e a sua transformação em papel para uma nova geração de produtos electrónicos exigia a queima de demasiada energia para que o esforço fosse tão amigo do ambiente como esperavam. "Por isso, pensámos: Porque não damos um passo atrás e vamos ao material inicial para fazer papel?", afirmou Beni. "A madeira".
Lidera um projeto de investigação que recebeu financiamento da UE para explorar formas de fabricar eletrónica de consumo com materiais à base de madeira. Denominado HyPELignum, o projeto tem uma duração de quatro anos, até setembro de 2026, e reúne institutos de investigação, uma universidade e representantes da indústria da Áustria, Países Baixos, Eslovénia e Espanha.
Os ciclos de vida da eletrónica atual são insustentáveis. Para além da energia e das matérias-primas necessárias para a produção, os aparelhos geram montanhas de resíduos quando são deitados fora.
Em 2022, o mundo gerou um recorde de 62 mil milhões de toneladas de resíduos eletrónicos - ou 7,8 quilogramas por pessoa - com a Europa a produzir 17,6 mil milhões de toneladas, mais do que qualquer outra região, de acordo com dados das Nações Unidas.
Esta montanha mundial quase duplicou em relação aos 34 mil milhões de toneladas em 2010 e prevê-se que aumente para 82 mil milhões de toneladas até 2030.
Para além de crescerem rapidamente, os resíduos eletrónicos são complexos de gerir, segundo a ONU. Em 2022, apenas cerca de um quinto dos resíduos eletrónicos a nível mundial foi reciclado, embora a Europa se tenha saído melhor, reciclando cerca de 43%.
Melhores circuitos
As placas de circuitos são o principal componente dos resíduos electrónicos. Segundo Beni, cerca de 60% do impacto ambiental da eletrónica é causado pela placa de circuitos de um aparelho.
As placas são uma matriz de materiais em camadas, geralmente resinas, plásticos e cobre, que são difíceis de reciclar. São gravadas para imprimir circuitos metálicos, nos quais podem ser soldados componentes eletrónicos.
Como alternativa, a equipa do HyPELignum está a desenvolver dois tipos de placas de circuitos em madeira.
Umas são feitas de camadas finas de madeira, um pouco como o contraplacado. As outras são construídas a partir de fibras de celulose extraídas da madeira e de resíduos de madeira.
"A ideia é tentar substituir alguns dos materiais com elevada intensidade de carbono na eletrónica por materiais com baixa intensidade de carbono", afirmou Beni.
Os circuitos são impressos - em vez de gravados - nas placas de madeira utilizando tintas metálicas condutoras desenvolvidas pelo projeto. Estas tintas também contêm celulose e plásticos de base biológica produzidos a partir de madeira.
No final da sua vida útil, as placas de madeira deverão ser mais fáceis de reciclar do que as placas de circuitos tradicionais. Pode até ser possível fazer compostagem.
Novas camadas
Um dos principais desafios da reciclagem de produtos eletrónicos é separar os componentes das placas de circuitos.
Para resolver este problema, os investigadores do HyPELignum estão a desenvolver 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 os componentes elétricos caem da madeira. A placa de madeira e os circuitos e componentes maioritariamente metálicos podem então ser enviados para diferentes fluxos de reciclagem.
Além disso, as camadas degradáveis também são derivadas da madeira. O projeto tem vindo a produzi-los a partir de lenhina extraída de resíduos de madeira.
Esta "química verde" emite muito menos dióxido de carbono (CO2) ao utilizar materiais biogénicos que podem ser renovados em vez de petróleo fóssil, segundo Beni.
"A madeira e os materiais biogénicos têm um impacto mais ou menos nulo em termos de CO2", afirmou. Absorvem CO2 para crescer e depois libertam o mesmo CO2 quando são utilizados.
Cada vez mais
O apetite cada vez maior da população mundial por dispositivos digitais está a impulsionar a necessidade de versões mais ecológicas, de acordo com Corne Rentrop, especialista em eletrónica e produção sustentável da organização de investigação neerlandesa TNO.
"Queremos mais dados, queremos mais conetividade, queremos ter Internet em todo o lado, pelo que a quantidade de eletrónica necessária para equipar essa rede está em constante crescimento", afirmou Rentrop.
Ao mesmo tempo, o tempo de vida da eletrónica está a diminuir.
"Se olhar para os seus aparelhos electrónicos, eles duram quatro a cinco anos", disse Rentrop. "É basicamente isso".
Lidera um projeto separado, financiado pela UE, para reduzir a pegada de carbono da produção de dispositivos eletrónicos e melhorar a reciclagem. Denominado ECOTRON, decorre durante quatro anos, até agosto de 2026, e conta com vários participantes da Bélgica, República Checa, Finlândia, França, Itália, Países Baixos e Espanha.
Películas flexíveis
Tal como o seu homólogo HyPELignum, a equipa ECOTRON procura substituir as placas de circuitos tradicionais por placas feitas de materiais renováveis.
"Podemos ser mais sustentáveis porque o processo requer menos energia do que a produção de placas de circuitos normais", afirmou Rentrop.
Mas em vez de madeira, ele e os seus colegas estão a criar películas flexíveis a partir de materiais como plásticos de base biológica e papel.
No final da sua vida útil, as placas de bioplástico podem ser derretidas e recicladas - e talvez até compostadas.
"A eletrónica compostável seria fantástica", afirmou Rentrop. "O papel é, obviamente, um material compostável, mas as tintas e os componentes eléctricos não são".
Para ultrapassar este obstáculo, o projeto está a desenvolver interligações reversíveis que podem ser ativadas para libertar os componentes eléctricos.
Casos de empresas
Os investigadores do ECOTRON estão a pegar em produtos existentes e a trabalhar para os substituir por eletrónica mais sustentável.
Uma empresa finlandesa chamada Polar Electro, que fabrica dispositivos que monitorizam a condição física e o treino atlético, está a participar num esforço para produzir uma faixa torácica que mede o ritmo cardíaco de uma pessoa.
O projeto substituiu uma cinta peitoral Polar Electro existente por uma versão de base biológica cujo desempenho é comparável, segundo Rentrop.
Trabalhando com a empresa farmacêutica Johnson & Johnson, a equipa está a desenvolver autocolantes inteligentes que contêm registadores de temperatura para embalagens de vacinas.
Os profissionais de saúde que administram as vacinas podem aceder a estes dados de temperatura utilizando um dispositivo portátil, como um smartphone, para verificar se cada dose foi armazenada corretamente.
Neste caso, os investigadores estão a trabalhar com papel, produzindo dispositivos que podem ser reciclados.
"Estamos a fabricar um dispositivo eletrónico que é considerado como papel", afirmou Rentrop. "Isto é reciclagem na sua conceção".
Este artigo foi originalmente publicado na Horizon, a Revista de Investigação e Inovação da UE.