Les circuits compostables pourraient réduire considérablement l'impact environnemental des produits électroniques.
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Un nouveau type de circuit imprimé, presque entièrement biodégradable, pourrait contribuer à réduire les dommages environnementaux causés par les déchets électroniques, selon ses inventeurs.
Des chercheurs de l'Université de Glasgow ont mis au point une nouvelle méthode d'impression de circuits électroniques à base de zinc sur des supports écologiques tels que le papier et les bioplastiques.
Une fois les circuits hors d'usage, 99 % de leurs matériaux peuvent être éliminés sans danger par compostage ou par dissolution dans des produits chimiques courants comme le vinaigre.
Cette recherche vise à répondre au problème croissant des déchets électroniques (D3E), générés par les matériaux utilisés dans la fabrication des appareils électroniques modernes.
Les circuits imprimés classiques sont fabriqués à partir de matériaux difficiles ou coûteux à recycler en fin de vie et finissent souvent en décharge, où ils peuvent libérer des substances chimiques nocives dans l'environnement.
En 2024, 62 millions de tonnes de déchets électroniques ont été jetées, dont moins de 17 % ont été recyclées dans l'UE.
Dans un article publié dans la revue Communications Materials , l'équipe explique comment elle a entrepris de contribuer à la résolution de ce problème en développant ce qu'elle appelle un « procédé de fabrication additive par croissance et transfert », qui génère des pistes métalliques conductrices sur des surfaces biodégradables.
Contrairement aux circuits imprimés classiques, qui utilisent le cuivre pour conduire l'électricité, l'équipe utilise du zinc pour créer des pistes métalliques de seulement cinq microns de large. Le procédé consiste à déposer par électrolyse du zinc conducteur sur un support temporaire, lequel est ensuite transféré sur une base biodégradable.
Les circuits obtenus offrent des performances comparables aux circuits traditionnels, et l'article montre comment l'équipe les a testés avec succès dans divers dispositifs, notamment des capteurs tactiles, des compteurs de LED et des capteurs de température. L'équipe a également démontré que les performances des matériaux restent stables après plus d'un an d'exposition à température ambiante.
Une analyse du cycle de vie réalisée par l'équipe a comparé l'impact environnemental potentiel de ces nouveaux circuits imprimés à celui des circuits conventionnels. Leurs conclusions montrent que les circuits imprimés biodégradables pourraient permettre une réduction de 79 % du potentiel de réchauffement climatique et de 90 % de l'épuisement des ressources, suggérant ainsi une réduction significative de l'impact environnemental des appareils électroniques.
Le Dr Jonathon Harwell, de l'École d'ingénierie James Watt de l'Université de Glasgow, est le premier auteur de l'article. Il a déclaré : « Ces travaux constituent une avancée majeure vers l'électronique circulaire, où les appareils sont conçus dès le départ pour être réutilisés, recyclés ou dégradés en toute sécurité. Les appareils mis au rebut génèrent déjà des dizaines de millions de tonnes de déchets chaque année. Nos recherches pourraient donc avoir des répercussions considérables sur l'électronique grand public, les objets connectés et les capteurs jetables. »
Le professeur Jeff Kettle, de l'École d'ingénierie James Watt, est l'auteur principal de l'article. Il a expliqué : « Un aspect essentiel de nos travaux réside dans la possibilité d'utiliser presque n'importe quel substrat, du papier et des bioplastiques pour des applications plus réalistes, au chocolat pour des démonstrations savoureuses, mais probablement peu pratiques. Nous explorons actuellement des pistes pour adapter cette technique à d'autres domaines, tels que l'électronique moulable ou la biodétection, qui pourraient également bénéficier d'une méthode économique et polyvalente pour fabriquer des circuits de haute qualité à faible impact environnemental. »
Ces recherches s'inscrivent dans un projet plus vaste mené au sein du Centre pour l'électronique responsable et les technologies circulaires ( REACT ), piloté par l'Université de Glasgow. Bénéficiant d'un financement de plus de 6 millions de livres sterling de UKRI, ce centre est l'un des cinq centres d'économie verte qui s'efforcent de trouver de nouvelles solutions pour rendre les industries plus durables. Les chercheurs du centre étudient des technologies complémentaires telles que le traitement et le recyclage à grande échelle des déchets d'équipements électriques et électroniques (DEEE).
Leur article, intitulé « ‘Additively manufacturing printed circuit boards with low waste footprint by transferring electroplated zinc tracks’ ou « Fabrication additive de circuits imprimés à faible impact environnemental par transfert de pistes de zinc électroplaquées », est publié dans la revue Communications Materials. Ces travaux de recherche ont été financés par UK Research and Innovation (UKRI) et le Conseil de la recherche en ingénierie et en sciences physiques