دوائر إلكترونية قابلة للتحلل.. خطوة جديدة نحو إلكترونيات مستدامة

من الورق إلى البلاستيك الحيوي.. دوائر إلكترونية تتحلل في التربة تقلل الأثر البيئي

ابتكر باحثون من جامعة غلاسكو نوعًا جديدًا من لوحات الدوائر الإلكترونية القابلة للتحلل تقريبًا، بهدف الحد من الأضرار البيئية الناتجة عن النفايات الإلكترونية.

طور الفريق طريقة لطباعة دوائر إلكترونية قائمة على الزنك على أسطح صديقة للبيئة مثل الورق والبلاستيك الحيوي. عند انتهاء الحاجة إلى هذه الدوائر، يمكن التخلص من 99% من موادها بأمان عبر التسميد العادي للتربة أو إذابتها باستخدام مواد متوفرة بسهولة مثل الخل.

تستهدف هذه الأبحاث معالجة مشكلة النفايات الإلكترونية المتنامية الناتجة عن المواد المستخدمة في تصنيع الأجهزة الحديثة، إذ تُصنع لوحات الدوائر التقليدية من مواد يصعب أو تكلف إعادة تدويرها، وغالبًا ما تنتهي في مكبات النفايات حيث قد تطلق مواد كيميائية ضارة.

في عام 2024، تم التخلص من 62 مليون طن متري من النفايات الإلكترونية، مع إعادة تدوير أقل من 17% منها في الاتحاد الأوروبي.

نشرت الدراسة في مجلة Communications Materials، حيث عرض الفريق طريقة تصنيع ما يسميه بـ”عملية التصنيع الإضافي للنمو والنقل”، والتي تنتج مسارات معدنية موصلة على أسطح قابلة للتحلل. تختلف هذه الدوائر عن التقليدية في استخدام الزنك بدلًا من النحاس، بسمك مسارات معدنية لا يتجاوز خمسة ميكرونات. يتم تصنيع هذه المسارات عبر الطلاء الكهربائي للزنك على حامل مؤقت ثم نقلها إلى قاعدة قابلة للتحلل.

أظهرت الدوائر الجديدة أداءً مشابهًا للدوائر التقليدية، وتم اختبارها في أجهزة متعددة بما في ذلك حساسات لمسية، عدادات LED، ومستشعرات حرارة. كما أظهرت الاختبارات استقرار أداء المواد لأكثر من عام في الظروف المحيطة.

أظهرت تقييمات دورة الحياة أن استخدام هذه اللوحات القابلة للتحلل يمكن أن يقلل من تأثيرها على الاحترار العالمي بنسبة 79% واستنزاف الموارد بنسبة 90%، ما يشير إلى إمكانات كبيرة لتقليل الأثر البيئي للأجهزة الإلكترونية.

قال الدكتور جوناثون هارويل، أول مؤلف للدراسة، “يُظهر هذا العمل خطوة مهمة نحو إلكترونيات دائرية، حيث تُصمم الأجهزة من البداية لإعادة الاستخدام أو إعادة التدوير أو التحلل الآمن. تُنتج الأجهزة المهملة بالفعل عشرات الملايين من الأطنان من النفايات سنويًا، لذا يمكن لأبحاثنا أن تؤثر بشكل واسع على الإلكترونيات الاستهلاكية وأجهزة الإنترنت للأشياء والمستشعرات القابلة للتخلص.”

وأشار البروفيسور جيف كيتل، المؤلف المراسل، إلى “أن أحد الجوانب الأساسية في عملنا هو إمكانية استخدام أي نوع من الركائز، بدءًا من الورق والبلاستيك الحيوي وصولاً إلى الشوكولاتة لأغراض توضيحية غير عملية غالبًا. نحن نستكشف الآن تطبيقات هذه التقنية في مجالات أخرى مثل الإلكترونيات القابلة للتشكيل أو الاستشعار الحيوي، التي يمكن أن تستفيد من طريقة رخيصة ومرنة لصنع دوائر عالية الجودة مع بصمة بيئية منخفضة.”

تأتي هذه الأبحاث ضمن نشاط أوسع لمركز REACT بجامعة غلاسكو، الذي يركز على تقنيات المسؤولية الإلكترونية والدائرية، بما في ذلك معالجة وإعادة تدوير النفايات الإلكترونية على نطاق واسع.