Bilim insanları elektronik cihazları daha yeşil hale getirmek için ağaçlardan ilham alıyor.

Kelimenin tam anlamıyla yeşil bir teknolojik ilerlemede, bir araştırmacı ekibi elektronik cihazlardaki geleneksel baskılı devre kartını (PCB) ağaç yapraklarından yapılmış biyolojik olarak parçalanabilir bir alternatifle değiştirmenin bir yolunu buldu. Bu ayın başlarında Science Advances’ta bildirildiğine göre , bu tür “leaftronics” insanlığın her yıl ürettiği on milyonlarca ton elektronik atık veya e-atığı azaltmaya yardımcı olabilir.

Tsinghua Üniversitesi’nde biyolojik olarak parçalanabilen elektronikler geliştirmek üzerine çalışan malzeme bilimci ve mühendis Lan Yin, bu fikrin “çok heyecan verici” ve “oldukça ümit verici” olduğunu söylüyor.

E-atık her yerde ve hızla birikiyor. 2022’de üreticiler küresel olarak 62 milyon ton e-atık üretti. Ve bu rakamın 2030’a kadar %30’dan fazla artması bekleniyor, çünkü modern elektronikler tek kullanımlık olacak şekilde tasarlanıyor, diyor Dresden Teknoloji Üniversitesi (TU Dresden) Uygulamalı Fizik Enstitüsü’nde doktora sonrası araştırmacı ve mühendis olan Rakesh Nair. Nair, “10 veya 20, 30 yıl dayanacak elektronikler kolayca üretebiliriz, ancak bunları bilerek yeni modeli satın almanız için yapıyoruz,” diyor.

Kitlesel olarak, devre kartları (elektronik bileşenlerin bağlandığı paneller) e-atıkların %60’ına kadarını oluşturur. PCB’ler genellikle epoksi ile aşılanmış son derece sert plastik veya fiberglastan yapılır, TU Dresden’de deneysel fizikçi ve Nair’in doktora sonrası danışmanı olan Hans Kleemann’a göre “sorunun özü” olan geri dönüştürülemez bir alt tabakadır. “Bu sizi gerçekten geri dönüşüm ve bileşenleri yeniden kullanma gibi tüm bu önemli şeylerden alıkoyar.” Bu yüzden Kleemann, Nair ve meslektaşları daha yeşil bir alternatif bulmak için yola koyuldular.

Nair ilk önce panolar için kağıt kullanmayı düşündü ancak kağıt üretmek için gereken su ve kirletici miktarı onu caydırdı. Bir gün, enstitüsünün yakınındaki büyük manolya ağacına baktığında, “birdenbire tıkladı”: Bunun yerine yapraklarını kullanabilirdi.

Biyolojik olarak parçalanabilir ancak kasırgalara dayanacak kadar sağlam olan yapraklar, güçlerini lignoselüloz adı verilen odunsu bir bileşikten oluşan ince damarların oldukça dallanmış bir ağı olan “iskeletlerinden” alırlar. Bir manolya yaprağını devre kartı malzemesine dönüştürmek için Nair, önce yaprağın hücrelerini kimyasal olarak çıkararak iskeletine kadar sıyırdı. Daha sonra iskeletin deliklerini dayanıklı, biyolojik olarak parçalanabilir bir polimer olan etil selülozla doldurdu. Ortaya çıkan esnek kart, lazerlerle kartlara şekiller kesmek, bunların üzerine ticari olarak kullanılan gümüş mürekkeplerle devreler basmak ve bunlara bileşenleri lehimlemek dahil olmak üzere her türlü elektronik üretim sürecine dayandı.

Nair, ekibin son teknoloji fiziksel buhar biriktirme makinesine bir yaprak bile koydu ve organik ışık yayan diyotlar yapmak için malzeme katmanları yerleştirdi ve bunun sonucunda ışıklı bir leaftronic ortaya çıktı. Nair, Kleemann’a bu testten ancak başarılı olduktan sonra bahsettiğini, çünkü pahalı makineye zarar vermiş olabileceğini söyledi.

Nair’in leaftronics’leri iyi performans göstermekle kalmıyor, aynı zamanda iyi de parçalanıyor. Ekip, leaftronics’leri ultrasonik asit banyosuna koyarak pahalı metalleri ve devre bileşenlerini çıkarabildi. Kartların kendileri kompost yığınında sadece 1 ay kaldıktan sonra bozulmaya başladı.

Araştırmacılar, Leaftronics’in üretim sırasında normal kartlardan çok daha düşük emisyon ürettiğini hesaplıyor. Nair, nihayetinde bir ağaç çiftliğinin yanına yerleştirilmiş bir elektronik üretim ve geri dönüşüm tesisi öngörüyor, böylece yapraklar sürdürülebilir bir şekilde hasat edilebilir, leaftronics’e dönüştürülebilir, sonra geri dönüştürülebilir (devre) veya parçalanabilir ve yakıt olarak kullanılabilir (yaprak). “Hiçbir şey israf olmuyor,” diyor.

Montréal Politeknik’te sürdürülebilir organik elektronikler üzerine çalışan bir fizik kimyageri olan Clara Santato, “Bu, sürdürülebilir elektroniklere doğru anlamlı bir adım” diyor. Yeşil elektronik alanındaki çoğu araştırmacı, elektronik devrelerde kullanılan nadir ve pahalı malzemelere alternatifler arıyor, bu yüzden Santato, Nair ve ekibini bunun yerine altta yatan devre kartını hedefledikleri için alkışlıyor. Ancak, tek bir teknolojinin elektronik endüstrisinin sürdürülebilirlik sorunlarını çözmek için yeterli olmayacağını belirtiyor. “Küresel bir sorunun tek bir cevabı yoktur” diyor.

Herhangi bir yeni gelişen teknolojide olduğu gibi, en büyük zorluk muhtemelen elektronik üreticilerini leaftronics’i benimsemeye ikna etmek olacaktır. Malzemeler laboratuvar testlerinde iyi performans gösterse de, bu üreticileri bunlara geçmeye ikna etmek için yeterli olmayabilir. Biyolojik olarak parçalanabilir olmaları nedeniyle leaftronics muhtemelen belirli endüstri standartlarını da karşılamayacaktır.

Kleeman, mevcut PCB malzemelerinin sağlamlık açısından neredeyse rakipsiz olduğunu ve elektronik bileşenlerle ilgili mevcut kurallar için bir ölçüt olduğunu belirtiyor. “Belki de [düzenleyiciler] bu pazara girmemize izin vermek için [istikrar] bariyerini %5 düşürmek zorundalar,” diyor. “Bu daha çok endüstrinin değişme isteğiyle ilgili, çünkü uzlaşmaya ihtiyaçları var.”

Kaynak ve devamına Buradan ulaşabilirsin.