Om dit probleem aan te pakken hebben onderzoekers van de Universiteit van Coimbra (UC) een nieuwe architectuur van materialen en fabricagetechnieken ontwikkeld en getest waarmee we deze realiteit kunnen omkeren en een nieuwe versie van het 3Rs-beleid (verminderen, hergebruiken en recycleren) kunnen toepassen op elektronicagebied. Dat is 3R-elektronica (veerkrachtig, herstelbaar en recycleerbaar). De resultaten zijn gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Materials.

"Het onderzoek, dat wordt gefinancierd in het kader van het CMU Portugal-project WoW, betekent een doorbraak in de richting van het overwinnen van technologische vervuiling. Momenteel heeft de productie van elektronisch afval een alarmerend niveau bereikt van 7 kg/persoon/jaar. Slechts 20 procent van het elektronisch afval wordt gerecycleerd en slechts een klein percentage edele metalen, vooral goud, wordt teruggewonnen", aldus een verklaring.

Mahmoud Tavakoli, de hoofdauteur van het wetenschappelijke artikel, legt uit dat zachte elektronica op basis van nieuwe polymeren het beste antwoord is op het probleem van de e-afval. Maar ondanks de vooruitgang in de zachte elektronica is de 3R-elektronica alleen mogelijk "als we nieuwe fabricagetechnieken kunnen demonstreren die enerzijds gebaseerd zijn op veerkrachtige, herstelbare en recycleerbare materialen en anderzijds kunnen concurreren met bestaande PCB-fabricagetechnieken in termen van patroonresolutie, meerlaagse implementatie, microchipintegratie en autonome fabricage".

Dit onderzoek, dat wordt uitgevoerd aan het Institute of Systems and Robotics (ISR) van het Department of Electrical and Computer Engineering (DEEC) van de Universiteit van Coimbra, introduceert een nieuwe architectuur voor schaalbare, autonome en hoge-resolutie productie van 3R elektronische apparaten.

Volgens Mahmoud Tavakoli, ISR-onderzoeker en hoogleraar aan UC, is een andere onderscheidende factor dat het fabricageproces volledig bij kamertemperatuur verloopt, een essentiële stap voor groene elektronica: "alles gebeurt bij kamertemperatuur, inclusief de afzetting, het vormen van patronen en het solderen van microchips. Het elimineren van de temperatuur uit het sinterproces (zoals gebruikelijk is bij gedrukte elektronica) en uit het soldeerproces vermindert het energieverbruik aanzienlijk, en is een stap in de richting van het gebruik van groene polymeren, wat voorheen niet mogelijk was vanwege hun warmtegevoeligheid".

"Dit onderzoek betekent een paradigmaverschuiving naar een duurzamere toekomst en legt de basis voor de volgende generatie recycleerbare elektronische apparaten. Het team heeft de toepassing van deze architectuur aangetoond voor draadloze biomonitoring patches, en slim textiel waarin state of the art microchips zijn geïntegreerd, voor het monitoren van lichaamstemperatuur, elektrocardiogram, ademhalingsfrequentie, en detectie van menselijke bewegingen zoals slikken, of classificatie van sportactiviteiten door middel van draagbare sensoren", staat in een noot te lezen.

Wanneer het echter gaat om PCB's op industrieel niveau, zoals die welke we in mobiele telefoons zien, vereisen deze ontwikkelde technieken nog verdere technologische ontwikkeling "om dezelfde maturiteit te bereiken als de huidige printplaattechnologie. Wij zetten snel stappen in de richting van rijpheid op industrieel niveau. We hopen dat we in minder dan 5 jaar een begin kunnen maken met de vervanging van sommige van de huidige elektronische circuits", besluit Mahmoud Tavakoli.