Equipo Innovador Crea Electrónica Reciclable y Autorreparable para Combatir Residuos Electrónicos

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(De izquierda a derecha) Ravi Tutika, Michael Bartlett, Josh Worch y Meng Jiang prueban el circuito reciclable creado por los equipos de ingeniería mecánica y química. (Imagen: Alex Parrish para Virginia Tech)

Entre actualizaciones y averías de móviles, tabletas, portátiles y electrodomésticos, tantos dispositivos electrónicos se tiran a la basura que han adquirido un nombre propio: residuos electrónicos (e-waste).

Según un informe de 2024 de las Naciones Unidas, la cantidad de e-waste mundial casi se ha duplicado en los últimos 12 años, de 34.000 a 62.000 millones de kilogramos — el equivalente a 1,55 millones de camiones de transporte — y se estima que alcance 82.000 millones de kilogramos para 2030. Solo 13.800 millones de kilogramos — alrededor del 20 por ciento del total — se espera que se reciclen, una cifra que se proyecta plana.

En resumen, tiramos cada vez más dispositivos electrónicos, y el reciclaje no sigue el ritmo. Pero un nuevo estudio en Advanced Materials de dos equipos de investigación de Virginia Tech ofrece una solución potencial al problema del e-waste: un material reciclable que podría hacer la electrónica más fácil de descomponer y reutilizar.

Nueva clase de materiales de circuito

Michael Bartlett, profesor asociado de ingeniería mecánica, y Josh Worch, profesor asistente de química, vienen de campos diferentes, pero juntos crearon una nueva clase de materiales de circuito. Con trabajo significativo de su equipo de investigadores postdoctorales y graduados, incluyendo Dong Hae Ho, Meng Jiang y Ravi Tutika, los nuevos circuitos son reciclables, eléctricamente conductores, reconfigurables y autorreparables tras daño. Sin embargo, conservan la resistencia y durabilidad de los plásticos de placas de circuito tradicionales — características rara vez encontradas juntas en un solo material.

Composición: vitrímero y metal líquido

El nuevo material comienza con un vitrímero, un polímero dinámico que puede reformarse y reciclarse. Este material versátil se combina con gotas de metal líquido que realizan el trabajo de transportar corriente eléctrica, como lo hacen metales rígidos en un circuito tradicional.

Este es un enfoque fundamentalmente diferente de otros dispositivos electrónicos flexibles o reciclables. Al combinar polímeros adaptables de alto rendimiento con metales líquidos eléctricamente conductores, el nuevo circuito aguanta una serie de desafíos.

"Nuestro material es diferente a compuestos electrónicos convencionales", dijo Bartlett. "Las placas de circuito son notablemente resistentes y funcionales. Incluso bajo deformación mecánica o daño, siguen funcionando".

Reciclaje simplificado

Reciclar placas de circuito tradicionales implica varios pasos de deconstrucción intensivos en energía y aún produce grandes cantidades de residuos. Miles de millones de dólares en componentes metálicos valiosos se pierden en el proceso. Reciclar la placa de circuito del equipo es sencillo y puede lograrse de múltiples formas.

"Las placas de circuito tradicionales están hechas de termoestables permanentes que son increíblemente difíciles de reciclar", dijo Worch. "Aquí, nuestro material compuesto dinámico puede curarse o reformarse si se daña, aplicando calor, y el rendimiento eléctrico no sufre. Las placas de circuito modernas simplemente no pueden hacer esto".

Las placas de circuito de vitrímero también pueden deconstruirse al final de su vida usando hidrólisis alcalina, permitiendo recuperación de componentes clave como el metal líquido y LEDs. Reutilizar totalmente todos los componentes de los compuestos conductores en un proceso de circuito cerrado sigue siendo objetivo para investigación futura.

Aunque puede no ser posible frenar el número de dispositivos electrónicos que descartan los consumidores mundiales, este trabajo representa un paso clave para mantener más de ellos fuera de vertederos.

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