Mentre i dispositivi elettronici come computer portatili, cellulari e smartwatch diventano sempre più parte integrante della nostra vita quotidiana, una montagna crescente di rifiuti elettronici si profila all'orizzonte e sta rapidamente diventando troppo grande per essere ignorata. Ma la maggior parte di questi rifiuti è difficile da riciclare perché contiene componenti tossici ed è difficile da scomporre.
Ora, alcuni ingegneri sperano che la natura possa aiutarci a risolvere il problema dell'e-waste: l'elettronica biodegradabile (chiamata anche elettronica "morbida" o "transitoria").
Il campo dell'elettronica morbida è ancora piuttosto giovane, ma potrebbe rendere i rifiuti tecnologici un ricordo del passato. "È meglio pensare subito a materiali e approcci sostenibili, perché alla fine ci ritroveremo con molti rifiuti", afferma Martin Kaltenbrunner, ingegnere elettronico dell'Università Johannes Kepler di Linz, in Austria, e uno degli autori dello studio.
Per affrontare questa sfida, Kaltenbrunner e il suo team stanno sviluppando una base per l'elettronica flessibile ricavata dalla pelle del micelio, la sostanza ricca di chitina e cellulosa che costituisce la maggior parte del corpo di un fungo, come riportato la scorsa settimana su Science Advances.
Questa base, nota anche come substrato, viene tipicamente utilizzata per isolare e raffreddare i circuiti elettronici. Secondo il nuovo studio, la pelle dei funghi potrebbe prendere il posto dei polimeri plastici non riciclabili nei futuri substrati.
Questa pelle a base di funghi è stata creata per coprire le schede dei sensori e le batterie.Divisione di fisica della materia molle, Università Johannes Kepler di Linz. Immagini scattate da Doris Danninger
ECCO L'ANTEFATTO: a livello mondiale, ogni giorno le persone buttano via circa 140.000 tonnellate di rifiuti elettronici. "È la massa combinata di quattordici torri Eiffel", dice Kaltenbrunner.
Alcuni di questi rifiuti contengono materiali potenzialmente tossici, come piombo, cadmio e berillio. Inoltre, molti di essi sono composti da materiali difficili da rompere, come plastiche dure e gomme. Il riciclaggio dei rifiuti elettronici esiste, ma in generale la sua efficienza è relativamente bassa perché i dispositivi possono essere complessi e costituiti da molti componenti diversi.
Inoltre, le persone tendono a non approfittarne: solo circa il 20% di tutti i rifiuti elettronici è stato riciclato nel 2019. Questo ha portato alcuni esperti a proporre una strada diversa: Perché non rendere i prodotti elettronici compostabili?
L'idea di passare a dispositivi elettronici biodegradabili circola da almeno un decennio. Da allora, gli scienziati hanno provato a creare dispositivi elettronici con carta, seta e batteri che trasportano elettroni. Ma queste soluzioni hanno avuto un potenziale di conduzione limitato o si sono rivelate troppo dispendiose in termini di risorse per essere prodotte su larga scala.
Ora, i substrati derivati dai funghi potrebbero fornire una soluzione scalabile ed ecologica.
Uno sguardo ravvicinato alla scheda sensore con pelle di fungo.Divisione di fisica della materia molle, Università Johannes Kepler di Linz. Immagini scattate da Doris Danninger
COSA C'È DI NUOVO - La nuova base a base di micelio è facile da coltivare; tutto ciò che serve è del legno in decomposizione e le spore giuste. E, secondo Kaltenbrunner, è altrettanto semplice da preparare. "È emerso che non c'è bisogno di fare molte cose per usarlo per l'elettronica: basta asciugarlo", dice.
Per coltivare il fungo, i ricercatori hanno innanzitutto seminato legno duro morto con spore di Ganoderma lucidum , un fungo popolare noto anche come reishi. Viene spesso venduto in kit di coltivazione ed è apprezzato per le sue proprietà salutari dalla medicina tradizionale cinese.
Poi hanno regolato attentamente la quantità di luce e di anidride carbonica in uno spazio buio e a temperatura controllata mentre i funghi crescevano, per evitare che formassero corpi fruttiferi, che avrebbero irruvidito la loro pelle altrimenti liscia. Infine, hanno raccolto lo strato esterno del micelio dai giovani funghi.
Una volta asciutte, queste pelli possono sopportare temperature fino a 482 gradi Fahrenheit. Il team ha rivestito il materiale fungino con strati sottilissimi di metallo (tutti teoricamente riciclabili) e lo ha abbinato a componenti elettronici tradizionali per creare schede di sensori.
IL FUTURO - Per sfruttare appieno il potenziale dell'elettronica basata sui miceli, gli scienziati dovranno prima risolvere alcuni problemi nel processo di coltivazione. "Il processo di crescita sembra abbastanza scalabile", dice Kaltenbrunner. "Ma non è sempre uniforme".
Alcune delle pelli raccolte dal laboratorio di Kaltenbrunner avevano una forma gradevole e uniforme, ma altre erano troppo grumose o irregolari per essere utilizzate senza notevoli modifiche. Per creare un'elettronica affidabile, sarà necessario trovare un modo per far crescere un micelio che abbia sempre lo stesso aspetto.
Anche se i substrati e i materiali per batterie a base di funghi si rivelassero un successo, Kaltenbrunner avverte che non risolveranno completamente il problema dei rifiuti elettronici. Dopo tutto, gli ingegneri dovranno ancora utilizzare alcuni componenti non fungini nel prodotto finale, come i catodi e gli anodi delle batterie. "Non si può semplicemente sostituire l'industria elettronica con i funghi", afferma.