Un equipo innovador crea productos electrónicos reciclables y curables para combatir los desechos electrónicos

Electrónica y sensores INSIDER

(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 teléfonos móviles, tabletas, portátiles y electrodomésticos, se tiran tantos dispositivos electrónicos a la basura que han adquirido un nombre propio:residuos electrónicos.

Según un informe de 2024 emitido por las Naciones Unidas, la cantidad de desechos electrónicos en todo el mundo casi se ha duplicado en los últimos 12 años, de 34 mil millones a 62 mil millones de kilogramos (el equivalente a 1,55 millones de camiones de transporte) y se estima que alcanzará los 82 mil millones de kilogramos para 2030. Se espera que solo se reciclen 13,8 mil millones de kilogramos (alrededor del 20 por ciento del total), y se prevé que una cantidad se mantenga estable.

En pocas palabras, estamos tirando cada vez más dispositivos electrónicos y el reciclaje no sigue el ritmo. Pero un nuevo estudio en Advanced Materials realizado por dos equipos de investigación de Virginia Tech ofrece una posible solución al problema de los desechos electrónicos:un material reciclable que podría hacer que los dispositivos electrónicos sean más fáciles de descomponer y reutilizar.

Michael Bartlett, profesor asociado de ingeniería mecánica, y Josh Worch, profesor asistente de química, provienen de campos diferentes, pero juntos crearon una nueva clase de materiales para circuitos. Gracias al importante trabajo de su equipo de investigadores postdoctorales y estudiantes de posgrado, incluidos Dong Hae Ho, Meng Jiang y Ravi Tutika, los nuevos circuitos son reciclables, conductores de electricidad, reconfigurables y autorreparables después de sufrir daños. Sin embargo, conservan la resistencia y durabilidad de los plásticos de las placas de circuitos tradicionales, características que rara vez se encuentran juntas en un solo material.

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

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

"Nuestro material es diferente a los compuestos electrónicos convencionales", dijo Bartlett. "Las placas de circuito son extraordinariamente resistentes y funcionales. Incluso aunque se produzcan deformaciones o daños mecánicos, siguen funcionando".

El reciclaje de placas de circuitos tradicionales implica varios pasos de deconstrucción que consumen mucha energía y aún genera grandes cantidades de desechos. En el proceso se pierden miles de millones de dólares en valiosos componentes metálicos. Reciclar la placa de circuito del equipo es sencillo y se puede lograr de varias maneras.

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

Las placas de circuito vitrimérico también se pueden deconstruir al final de su vida útil mediante hidrólisis alcalina, lo que permite la recuperación de componentes clave como el metal líquido y los LED. La reutilización completa de todos los componentes de los compuestos conductores en un proceso de circuito cerrado sigue siendo un objetivo para futuras investigaciones.

Si bien puede que no sea posible frenar el número de dispositivos electrónicos que son desechados por los consumidores del mundo, este trabajo representa un paso clave para evitar que más de ellos acaben en los vertederos.

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