Skip to main content

L’elettronica sperimenta riciclo e compostaggio

Maria Cristina Ceresa fa una panoramica delle ultime ricerche relative alla gestione sostenibile delle terre rare utilizzate nell’elettronica: le soluzioni in esame sono innovative e sorprendenti! L’articolo include interviste ai ricercatori che stanno concretamente conducendo le sperimentazioni.

Nei laboratori e centri di ricerca fervono le sperimentazioni per riuscire a ideare un’elettronica sempre più sostenibile. L’attenzione è legata anche al tema dell’uso delle terre rare, preziosissime per produrre oggetti tecnologici. Per Stefano Bonetti, fisico all’università Ca’ Foscari di Venezia, tra i fondatori di Fondazione Rara «non c’è un modo pulito di estrarle. Ma con la ricerca possiamo trovare nuovi materiali, generando un forte impatto economico». Per far questo il docente sta ideando uno spin off in seno a Ca’ Foscari. «Pensiamo per esempio ai magneti: quelli che si usano in auricolari e motori elettrici contengono neodimio, il cui approvvigionamento è estremamente impattante sull’ambiente» spiega Bonetti. La soluzione starebbe in un innovativo algoritmo già identificato. La bella sorpresa è che il riuso e il riciclo sono grandi ispiratori delle nuove sperimentazioni. In questo modo anche la componentistica si affaccia alle logiche dell’economia circolare.

L’Università di Bolzano, in cordata con altri atenei italiani ed europei (come Trento, Padova e Sussex) è al centro di diverse ricerche con progetti che, va detto, sono ancora in fase di sperimentazione. L’équipe, diretta dai docenti dell’Università di Bolzano Paolo Lugli e Luisa Petti (e fino a poco tempo fa anche Giuseppe Cantarella, ora trasferitosi alla Università di Modena e Reggio Emilia) fa ricerca al Sensing Technologies Lab che ha sede al Noi Techpark di Bolzano. L’approccio interdisciplinare vanta il coinvolgimento anche del mondo legato alle scienze ambientali, agrarie e alimentari e al design. Oltre ovviamente ai saperi ingegneristici.

Nel laboratorio di nanotecnologie e sensoristica si sta studiando come la carta prodotta con gli scarti della frutta (mele, kiwi e uva, expertise tipico della cartiera italiana Favini) possono essere un buon substrato per dispositivi stampati flessibili. Si prevedono già alcune possibili applicazioni di biosensori per il monitoraggio di funzioni corporee oppure nell’agricoltura di precisione. Il processo produttivo – spiegano dal Sensing Technologies Lab – prevede l’utilizzo della stampa laser per carbonizzare la superficie del substrato di cellulosa ricavata dai processi di lavorazione di mele, kiwi e uva. Ottimizzando i parametri del laser, i ricercatori sono stati in grado di realizzare dispositivi elettronici come condensatori, biosensori ed elettrodi per il monitoraggio degli alimenti e per la misurazione della frequenza cardiaca e dell’attività respiratoria. La cellulosa a base di frutta e completamente priva di plastica si è rivelata sicura anche per l’uso sulla pelle umana. Circuiti compost, insomma, che vengono reintrodotti in natura come supporto per la crescita delle piante o per l’ammendamento del suolo.

Una bella cordata di atenei inglesi come l’Università di Surrey e di Loughborough, ancora in collaborazione con UniBz, sta lavorando su un nano- generatore triboelettrico basato su materiali riciclati e composto da rifiuti plastici e salviette di carta, tutte raccolte da un cestino dei rifiuti. Obiettivo: creare sensori per lo IoT (Internet of Things) a bassissimo impatto ambientale. Piace anche il fine vita di questi circuiti: i test effettuati dicono che questi dispositivi possono dissolversi a temperatura ambiente in un arco 40 giorni senza rilasciare residui nocivi. Basta immergerli in acido citrico. «Non soltanto è fondamentale capire i materiali con i quali è stato realizzato, cercando di minimizzare la quantità di materie prime e di massimizzare l’uso di materiali riciclati, ma – spiega bene Cantarella – è altrettanto importante capire come verrà gestito il dispositivo una volta che non funzionerà più: quanti dei suoi componenti potranno essere riutilizzati? Quanti non potranno essere riciclati?». Cantarella si chiede se anche la normativa starà al passo con l’innovazione.

La strada potrebbe dunque essere quella in sperimentazione all’Istituto Italiano di Tecnologia (Smart materials lab) è partita dall’utilizzare i residui post-raccolta delle piante di pomodoro per realizzare materiali conduttivi funzionali per l’elettronica. La matrice del materiale comprende, oltre al gambo del residuo di pomodoro post-raccolta, anche grafene, nonché pectina, gomma liquida e un plastificante, anch’essi derivati da materiali vegetali. A che punto siamo? È stata studiata la completa caratterizzazione morfologica, meccanica ed elettrica dei film realizzati, per individuare la migliore composizione del materiale per applicazioni elettroniche. Inoltre, è stato dimostrato, come racconta ancora Luisa Petti dai laboratori di Bolzano «che una composizione del materiale è la più adatta per il rilevamento dell’umidità, mentre un’altra mostra i migliori risultati in termini di bioimpedenza della frutta». Il tutto, con i giusti ritmi, dissolvibile semplicemente in acqua.

 

RECUPERO

Bicocca protagonista Le Ree (Rare earth element) sono quei 17 metalli presenti nella tavola periodica degli elementi chimici incriminati dal punto di vista ambientale e geopolitico. Parliamo di lantanio, cerio, praseodimio, neodimio. Elem enti tanto rari quanto critici, perché alla base di tutti i dispositivi elettronici di ultima generazione, come batterie ricaricabili, motori elettrici, schermi Tv e Lcd; m a anche aerospaziali, medici, e legati alle energie rinnovabili. Il controllo di questi materiali, la cui domanda è destinata comunque a crescere, è in m ano alla Cina. Farne a meno è per molti un imperativo. Oppure, riuscire a recuperarli dagli apparecchi in ne vita (Raee) da cui a oggi si riciclano sì materiali come il rame, l’alluminio e il ferro m a è ancora basso il recupero di terre rare. Ed è proprio questo l’obiettivo di un progetto nato all’Università Bicocca di Milano. Un team capitanato da Lorenzo Viganò e Daniele Montini, dottorandi in Scienza e Nanotecnologia dei Materiali, ha lanciato il progetto Rare con la supervisione della docente Barbara Di Credico. Obiettivo: creare un dispositivo con il quale «attraverso spefici trattamenti sui Raee – raccontano i due dottorandi – gli ioni delle terre rare possano essere trasferiti in acqua» e, quindi, con ulteriori trattamenti si arrivi a recuperarli. Il progetto Rare di Bicocca ha ottenuto il sostegno del consorzio Eit RawMaterials.

di Maria Cristina Ceresa | Sole24ore Professionale