De hierro o madera, fácilmente reciclable y más barata de fabricar: así es la electrónica biodegradable

La humanidad genera al año más de 62 millones de toneladas de basura electrónica, y se calcula que para 2030 podría superar los 82 millones. Los informes de la ONU señalan que, solo en 2023, en Europa se produjeron 17 kilos de chatarra digital por habitante, que se dice pronto.

Deshechos a partir de miles de millones de objetos instalados en nuestra vida cotidiana y algunos imprescindibles en el día a día, que además constituyen 'pequeñas minas', ya que sus circuitos y otros componentes dependen de unos pocos materiales, muy escasos y a veces caros, como pueden ser el oro y la plata.

"La ventaja del oro o la plata es que son conductores y no se oxidan, lo cual es bueno para su durabilidad… pero es un problema cuando queremos reciclarlo", explica Puerto Morales, investigadora del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM), parte del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Y añade: "Su otro problema es el alto coste económico, y que los métodos tradicionales para sintetizarlo son muy contaminantes y gastan mucha energía".

Morales forma parte del proyecto HyPElignum, que implica a investigadores de diferentes países de la Unión Europea (UE), como España, Eslovenia, Austria o Suecia. Una investigación que busca generar componentes electrónicos a partir de materiales abundantes, biodegradables y fácilmente reutilizables. Es decir, baratos y ecológicos.

Por ejemplo, con un prototipo de tarjeta de crédito a partir de celulosa. O, lo que es lo mismo, fabricada básicamente con madera.

Electrónica de hierro y madera

El equipo del que forma parte Morales en el ICMM-CSIC ha publicado un estudio en la revista Advanced Functional Materials acerca de la síntesis química de nanopartículas de níquel y hierro para este propósito. Su objetivo es convertir estas nanopartículas (la millonésima parte de un milímetro) en nanotintas, el material que se utiliza en la impresión 3D para fabricar circuitos. Con la ventaja de estar basados en dos materiales mucho más baratos y comunes que los habituales.

"El níquel y el hierro son sales inorgánicas que se obtienen de la naturaleza por procesos de cribado o lavado", aclara la investigadora. Y explica: "Su problema sería que se oxidan con facilidad, pero precisamente lo que hemos desarrollado es un tratamiento para evitarlo muy eficiente y respetuoso gracias a métodos químicos en suspensión, en agua o alcohol, y el calentamiento por microondas. Energéticamente, es muy eficiente y rápido".

Morales explica que cualquier material "al reducirse en tamaño hasta el nivel nano, sintetiza a una temperatura más baja y cambia sus propiedades. El hierro, el níquel o incluso la madera se vuelven conductores al nivel que necesitamos".

La madera en concreto, cuenta, es un "material muy interesante", porque es "fácilmente biodegradable, en el sentido de que se descompone por sí misma en la naturaleza sin dejar residuos tóxicos, pero además sirve para fabricar polímeros que reducen la oxidación en otros casos".

Es un paso que abarata todo el proceso y reduce de golpe su huella ecológica. En primer lugar, porque hablamos de materiales mucho más abundantes en la naturaleza que los habituales. Y segundo, porque el proceso a nivel nanométrico permite que sean también sintetizados y tratados con menor gasto de energía, ya que sus propiedades se activan a mucha menor temperatura. En el caso de las piezas desarrolladas por el ICMM, a menos de 220 grados, lo cual es bastante poco frente a los más de mil que necesita el oro.

Fase de prototipo

Los investigadores ya han logrado producir nanopartículas útiles a un nivel "muy reproducible", asegura Morales. Y lo explica: "De momento tenemos gramos, pero nuestra idea es escalar la producción llevando a cabo la síntesis en un microondas en continuo". Porque, dice, "las nanotintas o los dispositivos desarrollados de esta manera se pueden aplicar a cualquier cosa que lleve un circuito".

El proyecto HyPElignum ya tiene en marcha varios prototipos, como el mencionado de la futura tarjeta de crédito de 'madera' —a partir de pasta de celulosa, en realidad— o un sensor que se incorporaría a objetos cotidianos como las mesas y serviría para cargar baterías. En general, esta línea de investigación, apuntan los expertos, tiene un gran espacio de desarrollo en la electrónica inalámbrica.

El objetivo final sería "una electrónica de emisión de carbono cero", que además "se reutilizaría con facilidad". La investigadora del CSIC lo explica así: "Ahora mismo trabajamos en que estas piezas tengan una usabilidad de dos o tres años, que es la media de vida de la mayoría de utensilios electrónicos que utilizamos en el día a día.

A partir de ahí, no se convertirían en residuos, sino que se podrían reciclar fácilmente. De hecho, con el hierro y el níquel la idea es que al volver a convertirse en sales al biodegradarse, puedan reutilizarse, comenzando todo el proceso de nuevo".

Con todo, aún queda un trecho para que un artículo como este se pueda escribir desde un ordenador fabricado, básicamente, a partir de madera. "Es un proceso largo, pero no tanto como parece. Se está trabajando en ello en toda Europa y no somos los únicos en el mundo", añade la científica. Y concluye: "El desafío pasa por desarrollar productos con materiales y procesos que sean más eficientes y respetuosos con el medio ambiente".