Home Energy and Mobility Pink&Green va a Bolzano, dove si studia l’elettronica circolare

Pink&Green va a Bolzano, dove si studia l’elettronica circolare

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Le ricerche sono in corso per creare elettronica di consumo che possa fare a meno delle terre rare e nel frattempo usare scarti di vario tipo. Prodotti il cui fine vita potrebbe essere anche molto sostenibile. Ne parliamo in questa nuova puntata di Pink&Green con  Luisa Petti della Libera Università di Bolzano

Anche l’elettronica diventa circolare, grazie a diversi progetti che nascono all’intersezione delle competenze di varie facoltà della Libera Università di Bolzano e di altri atenei e centri di ricerca, non solo italiani.

I presupposti sono chiari: il continuo incremento dell’uso di dispositivi elettronici, assieme agli ovvi vantaggi, suscita preoccupazioni giustificate anche dal punto di vista ecologico e sociale, sia per quanto riguarda il reperimento dei materiali rari necessari a produrli, che per il loro corretto smaltimento e riciclo.

Si pone quindi la necessità di ripensarne la produzione per renderla sostenibile e di riutilizzare i componenti tecnologici in un’ottica circolare.

Così, nei laboratori dell’università al Noi Techpark sotto l’egida del rettore, Paolo Lugli, si sta testando una nuova tecnologia sostenibile ed ecologica che utilizza la carta prodotta con gli scarti della frutta (mele, kiwi e uva) come substrato per dispositivi stampati flessibili.

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Alcune possibili applicazioni sono sui biosensori per il monitoraggio di funzioni corporee oppure nell’agricoltura di precisione. Per saperne di più abbiamo dato la parola a Luisa Petti, docente e ricercatrice del Sensing Technologies Lab.

Sì, esatto, anche l’elettronica può e deve diventare circolare – commenta Petti -. Oggigiorno é abbastanza evidente come la tecnologia – e l’elettronica utilizzata per realizzarla – stia entrando in ogni aspetto della nostra vita quotidiana.

Il continuo aumento di dispositivi elettronici che ne consegue, oltre agli ovvi vantaggi, porta però con se anche considerazioni e preoccupazioni dal punto di vista ecologico e sociale, sia per quanto riguarda il reperimento dei materiali necessari a produrli, che per il loro corretto smaltimento e riciclo.

Per affrontare una sfida globale così importante, occorre un ripensamento della produzione dell’elettronica al fine di ridurre il suo impatto ambientale e permettere un riutilizzo dei componenti tecnologici in un’ottica circolare“.

Affascinante veramente il progetto di ricerca più esemplificativo – come ci ha spiegato Petti -, ovvero quello recentemente pubblicato nella rivista scientifica Advanced Functional Materials.

In particolare, in questo lavoro mostriamo come la carta prodotta con gli scarti della frutta, in particolare di mele, uva e kiwi, può essere utilizzata come supporto attivo per realizzare dispositivi elettronici biocompatibili e a rifiuti zero.

La prima innovazione parte proprio dalla produzione che utilizza un laser per carbonizzare e cosi funzionalizzare la superficie della carta utilizzata. In particolare, ottimizzando i parametri del laser, abbiamo realizzato dispositivi elettronici come biosensori ed elettrodi per il monitoraggio degli alimenti (per esempio per il controllo della maturazione della frutta) e per la misurazione della frequenza cardiaca e dell’attività respiratoria.

La seconda innovazione è nello smaltimento. L’uso di un substrato così naturale consente infatti di attuare due diverse strategie. Nella prima, i dispositivi possono dissolversi in una soluzione di acido citrico – succo di limone – in un arco di 40 giorni senza rilasciare residui nocivi.

Nella seconda, possono essere reintrodotti in natura come supporto per la crescita delle piante, in un’ottica di agricoltura di precisione, dove l’elettronica può avere addirittura un impatto positivo sull’ecosistema“.

Energy harvesting

Un altro esempio di riuso di materiali per la realizzazione di dispositivi elettronici, è quello  pubblicato – anche recentemente – in un’altra prestigiosa rivista, Acs Applied Materials & Interfaces.

In questo lavoro abbiamo presentato un ulteriore dispositivo elettronico fondamentale: un generatore di energia (definito energy harvester), che consente di convertire energia (nel nostro caso meccanica, generata cioé da movimenti e/o vibrazioni) in energia elettrica.

Questo tipo di dispositivo può essere utilizzato sia come sensore, che come generatore di energia: è cioè in grado di misurare i movimenti (senza bisogno di energia elettrica) o di generare energia a partire da essi.

In particolare, il generatore in questione è stato realizzato utilizzando sia gli scarti plastici dei coperchi dei bicchierini del caffè che salviette di carta – rivestite successivamente con fibre di carbonio.

Il dispositivo risultante è stato poi utilizzato sia come generatore di energia, per alimentare dispositivi elettronici a bassa potenza, che come sensore autonomo, in grado di generare e comunicare un codice Morse da un dispositivo indossabile (cosidetto wearable).

Dispositivi del genere possono essere utilizzati in maniera pervasiva nei futuri sensori autoalimentati, in quello che ora viene chiamato internet di ogni cosa“.

L’ultimo lavoro di elettronica circolare citato dalla Petti è un lavoro attualmente in corso insieme con l’Istituto Italiano di Tecnologia a Genova.

Lunga vita al pomodoro

In questo caso abbiamo utilizzato i residui post-raccolta di piante di pomodoro per realizzare sensori circoli. La matrice del materiale utilizzato comprende, oltre al gambo del residuo di pomodoro post-raccolta, anche grafene, nonché pectina, gomma liquida e un plastificante, tutti derivati da materiali vegetali.

Studiando le diverse composizioni del materale, abbiamo già dimostrato che una specifica matrice è più adatta per il la realizzazione di sensori di umidità, mentre un’altra mostra risultati migliori in termini di misure elettriche della maturazione della frutta, incluso il pomodoro.

Quest’ultima applicazione, unita alle proprietà del materiale di dissolversi in acqua a fine del suo ciclo di vita, evidenzia proprio l’efficacia di questo approccio circolare: ottimizzare il ciclo di vita del pomodoro usando lo scarto del pomodoro stesso” conclude Luisa Petti.

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