Électronique verte

Peut-on fabriquer des circuits imprimés à partir de fibres de cellulose qui réduisent l’empreinte écologique des ordinateurs ? Depuis de nombreuses années, Thomas Geiger mène des recherches dans le domaine des fibrilles de cellulose. Les fibres de cellulose poussent dans la nature de manière neutre en termes de CO₂, brûlent sans laisser de résidus et sont même compostables.

Thomas Geiger avait déjà fabriqué des cartes informatiques en fibres de cellulose et étudié leur biodégradation. Mélangées à de l’eau, les fibres biologiques donnent une boue épaisse qui peut être déshydratée et compactée dans une presse spéciale. Vingt platines expérimentales ont été fabriquées, soumises à divers tests mécaniques et finalement équipées de composants électroniques. L’essai a été concluant et la platine en cellulose a libéré les composants soudés après quelques semaines dans la nature.

Ces résultats sont désormais intégrés dans le projet européen “Hypelignum”. Il s’agit d’une électronique produite de manière durable. Un consortium de chercheurs autrichiens, slovènes, espagnols, néerlandais, suédois et suisses participe à ce projet qui débutera en octobre 2022. L’accent est mis sur la tentative de fabriquer et de tester des éco-circuits imprimés à partir de différents matériaux. Outre la cellulose nanofibrillée (CNF), on étudie la laine de bois et la cellulose de peuplier comme base. Le placage de bois est également utilisé comme base pour les circuits imprimés.

Deux départements de recherche de l’Empa collaborent au projet. Le département “Technologie et société” calculera l’empreinte écologique des éco-circuits à l’aide de bases de données de matériaux et comparera les différents concepts entre eux. Le département “Cellulose & Wood Materials” fabriquera les circuits imprimés à partir de matières premières renouvelables. L’électronique verte est depuis longtemps un axe de recherche de ce département, qui a déjà développé divers composants électroniques imprimés à partir de matériaux biodégradables, comme des batteries et des écrans.

Les exigences posées aux circuits imprimés fabriqués industriellement ne sont cependant pas triviales : les circuits imprimés doivent non seulement présenter une grande résistance mécanique, mais aussi ne pas gonfler dans des conditions humides ou se fissurer en cas de très faible humidité de l’air. Pour ce faire, le matériau est déshydraté dans une presse spéciale avec une pression de 150 tonnes. Ensuite, les fibres de cellulose se collent d’elles-mêmes sans aucun autre adjuvant. L’essentiel est de savoir à quelle pression, à quelle température et pendant combien de temps le processus de pressage doit avoir lieu afin de produire des résultats optimaux.

Les fibres de cellulose peuvent être une très bonne alternative aux matériaux composites à base de fibres de verre et réduire ainsi l’empreinte écologique des ordinateurs, car les circuits imprimés traditionnels, également appelés cartes de circuits imprimés ou PCB (printed circuit boards), sont dangereux pour l’environnement car ils sont généralement constitués de fibres de verre imprégnées de résine époxy. Un tel matériau composite n’est pas recyclable et ne peut jusqu’à présent être éliminé de manière appropriée que dans des installations de pyrolyse spéciales.