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Jul 03, 2023

Compact disc di upcycling per applicazioni bioelettroniche flessibili ed estensibili

Nature Communications volume

Nature Communications volume 13, numero articolo: 3727 (2022) Citare questo articolo

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I rifiuti elettronici sono un problema globale causato dalla breve durata dei componenti elettronici. I metodi praticabili per alleviare il sistema di smaltimento inondato riutilizzando l’enorme quantità di rifiuti elettronici rimangono sfuggenti. Ispirato dalla necessità di soluzioni sostenibili, questo studio ha portato a un approccio sfaccettato al riciclo dei compact disc. Le piastre, un tempo onnipresenti, possono essere trasformate in biosensori estensibili e flessibili. I nostri esperimenti e prototipi avanzati dimostrano che biosensori efficaci e innovativi possono essere sviluppati a basso costo. Una taglierina meccanica artigianale a prezzi accessibili consente di incidere modelli predeterminati sul metallo riciclato, un primo passo essenziale per la produzione di componenti elettronici elastici e indossabili. Il metallo attivo raccolto dai compact disc era inerte, citocompatibile e capace di misurazioni del biopotenziale vitale. Ulteriori studi hanno esaminato l'emissività resistiva del materiale, il rilevamento della temperatura, le prestazioni di monitoraggio dei metaboliti in tempo reale e la transitorietà innescata dall'umidità. Questo approccio sostenibile per il riciclo dei rifiuti elettronici fornisce un flusso di rifiuti vantaggioso basato sulla ricerca che non richiede strutture di microfabbricazione all’avanguardia, materiali costosi e competenze ingegneristiche di alto livello.

Lo smaltimento dei rifiuti elettronici (e-waste) è diventato un flusso di rifiuti preoccupante e in crescita, guidato dal breve ciclo di vita dei dispositivi elettronici. Nel 2015, le Nazioni Unite hanno stabilito un piano per gli Obiettivi di sviluppo sostenibile (SDG)1. Il 12° SDG, “Consumo e produzione responsabili”, cerca di affrontare le sfide legate ai rifiuti elettronici garantendo che i paesi adottino un approccio più responsabile al proliferare del flusso di rifiuti elettronici2. I processi di riciclaggio inefficienti rappresentano una preoccupazione globale per la gestione dei rifiuti elettronici poiché contribuiscono ad un aumento dei rifiuti in discarica e producono inquinamento tossico3. Inoltre, Stephan Sicars (direttore del Dipartimento dell'Ambiente dell'Organizzazione delle Nazioni Unite per lo sviluppo industriale) ha descritto i rifiuti elettronici come "una seria minaccia per l'ambiente e la salute umana in tutto il mondo"4. Nel 2019, le Nazioni Unite hanno documentato 1,7 kg pro capite di rifiuti elettronici riciclati su 7,3 kg pro capite generati. Per garantire il riciclo di tutti i rifiuti elettronici entro il 2030, il tasso di riciclo dovrà essere circa dieci volte maggiore2. Per ridurre le discariche e l’accumulo di inquinamento, è necessario un metodo più sostenibile per gestire il flusso dei rifiuti elettronici. Attualmente, solo circa il 15-20% dei rifiuti elettronici viene riciclato, nonostante i materiali di valore che contengono: ferro, acciaio, rame, argento e oro5,6,7. Mentre il restante 80% dei rifiuti elettronici non viene raccolto per il riciclaggio a causa dei costi e della mancanza di un’infrastruttura globale5,6,7,8. Nel frattempo, i componenti tossici e pericolosi dei rifiuti elettronici – mercurio, piombo e resine sintetiche – minacciano l’ambiente e vengono lasciati a degradarsi nelle discariche o negli inceneritori5,6,7. Oggi, i rifiuti elettronici sono costituiti principalmente da tecnologie datate che rappresentano un percorso in continua crescita5. I prodotti del passato, come compact disc (CD), vecchi televisori e monitor di computer, sono i maggiori contributori ai rifiuti elettronici5. Dal 1999, negli Stati Uniti sono stati spediti 9,02 miliardi di CD9. Nel 2021, le vendite di CD sono aumentate rispetto all’anno precedente dell’1,1% a 40,6 milioni10. Tuttavia, queste statistiche non considerano le spedizioni globali e tengono conto solo dei CD musicali, escludendo altri tipi come DVD, dischi software e videogiochi. Inoltre, il campo biomedico utilizza i CD come mezzo principale per le immagini mediche tra pazienti e fornitori. Pertanto, si prevede che il numero globale di CD prodotti e circolanti a livello globale sarà molto maggiore e la fine del flusso di rifiuti CD rimane poco chiara. Con l’aumento della dematerializzazione sociale e lo spostamento verso le piattaforme elettroniche, dove verranno depositati tutti questi CD? Il ciclo di vita e lo smaltimento dei CD è particolarmente preoccupante poiché possono depolimerizzare dal policarbonato nel loro monomero tossico, il bisfenolo A (BPA)11. Nel corso del tempo, il rilascio costante di BPA, un possibile xenoestrogeno, può avere conseguenze negative sulla salute e sull'ambiente11,12. Pertanto, l’esplorazione del riciclaggio e dell’upcycling delle fonti di rifiuti elettronici è fondamentale.