Печатные платы — «скелет» современной электроники: от смартфонов до бытовых гаджетов. Традиционно их изготавливают из композитов на основе нефтепродуктов — армированной эпоксидной смолы, которую невозможно переработать обычными способами. Утилизация таких плат требует энергоёмких процессов, вроде пиролиза с очисткой выбросов, что делает проблему электронных отходов всё более острой.
Но теперь у учёных появился перспективный ответ на этот вызов. В рамках европейского проекта HyPELignum исследователи из лаборатории целлюлозы и древесных материалов Empa под руководством Томаса Гейгера разработали полностью биоразлагаемую альтернативу — печатную плату на основе лигноцеллюлозы, получаемой из древесных отходов.
Этот материал — побочный продукт переработки древесины, ранее считавшийся бесполезным. После извлечения лигнина и гемицеллюлозы (благодаря технологии партнёров из нидерландского института TNO) остаётся коричневатая лигноцеллюлозная масса. Её измельчают в водной среде до нанофибрилл, затем под высоким давлением обезвоживают и высушивают. В результате получается плотная, прочная плита — так называемый «роговой» материал, где лигнин выступает естественным связующим.
Полученные платы уже прошли практические испытания: команда Empa совместно с австрийской компанией PROFACTOR GmbH изготовила на их основе рабочие компьютерные мыши и RFID-карты. После завершения срока службы такие устройства можно компостировать при соответствующих условиях. После разложения органической основы остаются только металлические и электронные компоненты, которые легко извлечь и направить на переработку.
Главный компромисс — чувствительность материала к влаге. Но, как отмечает Гейгер, именно эта проницаемость делает его по-настоящему биоразлагаемым: без доступа воды микроорганизмы не смогут разлагать материал. При этом для краткосрочных устройств — тех же мышей или одноразовых датчиков — такие характеристики вполне приемлемы.
«Многие гаджеты служат всего несколько лет, — говорит Гейгер. — Зачем делать их из материалов, рассчитанных на столетия?»
В ближайшие годы команда планирует улучшить влагостойкость лигноцеллюлозных плат, не жертвуя их разлагаемостью, а также создать новые демонстрационные устройства. После завершения проекта HyPELignum в 2026 году начнётся работа по внедрению технологии в промышленное производство — совместно с европейскими и швейцарскими компаниями.
