Elettronica verde

Le fibre di cellulosa possono essere utilizzate per realizzare circuiti stampati che riducano l’impronta ecologica dei computer? Thomas Geiger ha svolto per molti anni ricerche nel campo delle fibrille di cellulosa. Le fibre di cellulosa crescono in natura senza emissioni di CO², bruciano senza residui e sono addirittura compostabili.

Thomas Geiger aveva già prodotto schede per computer con fibre di cellulosa e aveva studiato la loro degradazione biologica. Mescolate con acqua, le fibre biologiche producono un impasto denso che può essere disidratato e compattato in una speciale pressa. Sono state prodotte 20 piastre di prova che sono state sottoposte a vari test meccanici e infine dotate di componenti elettronici. Il test ha avuto successo e la lastra di cellulosa ha rilasciato i componenti saldati dopo alcune settimane nel terreno naturale.

Questi risultati confluiscono ora nel progetto UE «Hypelignum». Si tratta di elettronica prodotta in modo sostenibile. Un consorzio di ricercatori provenienti da Austria, Slovenia, Spagna, Paesi Bassi, Svezia e Svizzera è coinvolto in questo progetto, iniziato nell’ottobre 2022. L’attenzione si concentra sul tentativo di produrre e testare circuiti stampati ecologicamente sostenibili con diversi materiali. Oltre alla cellulosa nanofibrillata (CNF), si sta studiando la lana di legno e la cellulosa del legno di pioppo come base. Anche l’impiallacciatura di legno viene utilizzata come base per i circuiti stampati.

Al progetto collaborano due dipartimenti di ricerca dell’Empa. Il laboratorio «Tecnologia e società» utilizzerà i database dei materiali per calcolare l’impronta ecologica di questi innovativi circuiti stampati e confrontare i vari concetti tra loro. Il laboratorio «Cellulosa e materiali lignei» produrrà i circuiti stampati partendo da materie prime rinnovabili. L’elettronica verde è da tempo una priorità di questo dipartimento, che ha già sviluppato diversi componenti elettronici stampati con materiali biodegradabili, come batterie e display.

I requisiti per i circuiti stampati prodotti a livello industriale, tuttavia, non sono banali: le schede non solo devono avere un’elevata resistenza meccanica, ma devono anche evitare di gonfiarsi o di formare crepe con l’umidità . Per ottenere questo risultato, il materiale viene disidratato in una speciale pressa che esercita  una pressione di 150 tonnellate. Poi le fibre di cellulosa si legano da sole, senza altri additivi. Fattori decisivi sono la pressione, la temperatura e la durata del processo di pressatura per ottenere risultati ottimali.

Le fibre di cellulosa possono essere un’ottima alternativa ai compositi in fibra di vetro e quindi ridurre l’impronta ecologica dei computer, poiché i circuiti stampati convenzionali (PCB) sono dannosi per l’ambiente, in quanto solitamente costituiti da fibre di vetro impregnate di resina epossidica. Questo materiale composito non è riciclabile e finora può essere smaltito correttamente solo in speciali impianti di pirolisi.