Investigadores de la Universidad Northeastern han descubierto que los materiales utilizados en el desarrollo de electrónica transitoria (dispositivos diseñados para biodegradarse al final de su vida útil) pueden descomponerse en microplásticos, lo que pone en duda la verdadera solubilidad de estos dispositivos a lo largo del tiempo. Se ha descubierto que un material polimérico particular, PEDOT:PSS, que se usa popularmente en aplicaciones médicas, persiste durante más de ocho años y su degradación podría conducir a la formación de fragmentos microplásticos, según Ravinder Dahiya, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad Northeastern y uno de los autores principales de la investigación. Dahiya tiene un gran interés en comprender cómo se puede evitar que los sistemas eléctricos se conviertan en desechos electrónicos.
En la investigación que se publicó este año en npj Flexible Electronics, Dahiya y Sofia Sandhu, ex investigadora postdoctoral en su laboratorio, investigaron la biodegradabilidad de dos dispositivos electrónicos transitorios: un sensor de presión parcialmente degradable y un fotodetector totalmente degradable.
Elección de materiales e impacto ambiental
En sus observaciones, destacaron la importancia de una adecuada selección de materiales para el desarrollo de estas tecnologías. Si bien materiales poliméricos como la celulosa y la fibroína de seda presentan altas tasas de degradación y liberan subproductos inocuos para el medio ambiente, otros pueden ser bastante peligrosos, como el ya mencionado PEDOT:PSS.
“Hay que analizar estos materiales con cuidado”, dijo Dahiya. “Normalmente, al final de su vida útil, los dispositivos electrónicos se desechan en el suelo. Al colocar una placa electrónica en el suelo, debemos comprender si, durante el proceso de degradación, enriquece el suelo o si este no se ve afectado. En algunos casos, la degradación puede dañar el suelo de forma permanente, lo cual constituye un grave problema ambiental y de salud”.
Monika Swami, estudiante de doctorado en el laboratorio de Dahiya, lidera la investigación de un nuevo estudio de degradación para comprender mejor cómo los polímeros y los dispositivos basados en polímeros se degradan en el suelo y sus subproductos. Para este estudio, se centra en la producción de dióxido de carbono, lo que ayuda a determinar la tasa de degradación.
“Actualmente, estamos realizando una prueba de degradación de seis meses y estamos verificando cuánto tiempo lleva degradarse completamente y para comprender la cantidad máxima de CO2 que se genera a partir de estos compuestos orgánicos”, dijo.
Preocupaciones sobre el crecimiento del mercado y la fabricación
La electrónica transitoria ha ganado popularidad durante la última década, particularmente en el desarrollo de dispositivos médicos como la electrónica comestible y los puntos de sutura disolubles, explicó Dahiya, y el interés está creciendo. El tamaño del mercado global de polímeros electrónicos biodegradables se estimó en $126,47 millones en 2024 y se proyecta que alcance los $246 millones para 2033, según la firma de investigación de mercado Grand View Research. Además de examinar los tipos de materiales que componen la electrónica transitoria, otro factor ambiental importante que Dahiya está investigando son los procesos de fabricación detrás de ellos.
A nivel mundial, la fabricación de productos electrónicos requiere un uso extremadamente intensivo de recursos y es en gran medida lineal: fabricar, usar y desechar, lo cual no es respetuoso con el medio ambiente, explica Dahiya.
Por ejemplo, para fabricar una oblea de silicio, un componente utilizado para fabricar chips de computadora, se pueden necesitar hasta 6.000 litros de agua mezclados con una variedad de productos químicos nocivos, dijo.
“Se procesan millones de obleas cada día”, dijo Dahiya. “Se consume muchísima agua, y debido a la mezcla química, se convierte en aguas residuales”.
Ya existe un problema mundial de escasez de agua, y se prevé que el 40% de las instalaciones de fabricación de semiconductores ubicadas en cuencas hidrográficas se enfrentarán a graves riesgos de estrés hídrico para 2030, según el Foro Económico Mundial. Por lo tanto, los fabricantes deberían pensar en usar menos agua, no más, explicó.
Direcciones futuras de la electrónica sostenible
Dahiya explicó que una mejor manera de fabricar productos electrónicos es a través de un sistema circular, donde los materiales desechados se pueden reutilizar para la fabricación y muchos sistemas electrónicos son biodegradables y enriquecen naturalmente el suelo o se disuelven en el agua.
“Nuestro objetivo a largo plazo es reemplazar todos estos materiales con máquinas ecológicas y, eventualmente, desarrollar productos electrónicos que no requieran manipulación de residuos electrónicos [en absoluto]”, dijo.
Fuente: Tech Xplore.
