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Gedruckte, recycelbare Smartphones: Sind sie der neueste Durchbruch in Sachen "Green Tech"?

Smartphones verwenden Millionen von Transistoren in jedem Gerät, die derzeit nicht recycelt werden können
Smartphones verwenden Millionen von Transistoren in jedem Gerät, die derzeit nicht recycelt werden können   -   Copyright  Canva
Von Shannon McDonagh
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Erste vollständig recycelbare, gedruckte Elektronik wird in den USA entwickelt, um Elektroschrott zu reduzieren.

Wissenschaftler der Duke University haben einen voll funktionsfähigen Transistor aus drei Kohlenstoff-Tinten entwickelt, der einfach in 3D und auf Papier gedruckt werden kann, um die umweltschädlichen Silizium-Chips zu ersetzen, die in vielen Geräten verbaut werden.

Diese neue Technik stellt eine vielversprechende Lösung für die "Epidemie" der Hardware-Komponenten in der Tech-Industrie dar. Transistoren waren in der Vergangenheit ein kompliziertes Bauteil für Forscher, die versuchten, sie zu reproduzieren und umweltbewusst zu entsorgen. Ein durchschnittliches Smartphone benötigt Millionen der winzigen Bausteine, um zu funktionieren.

Die immer weiter fortschreitende Technologie hat keine nachhaltigen Umwelteffekte mit sich gebracht. Elektronische Geräte werden zu Gunsten neuer Modelle ausrangiert. Die Vereinten Nationen schätzen, dass derzeit nur ein Viertel aller elektronischen Produkte in irgendeiner Form recycelt werden.

Ein großer Teil dieses Materials besteht aus Kupfer, Aluminium und Stahl, die mit der Hardware von PCs, Smartphones und Tablets in Verbindung gebracht werden - ihr Innenleben zeichnet ein komplizierteres Bild.

Tinte auf Holzbasis macht Recycling möglich

Der Weg zu einer solchen recycelbaren Transistortechnologie wurde durch die Entwicklung einer "isolierenden dielektrischen Tinte auf Holzbasis" - auch Nanozellulose genannt - geebnet.

Dafür haben Wissenschaftler winzige Holzfasern mit Kochsalz bestreut. Das Ergebnis ist eine Tinte, die in Kombination mit anderen druckbaren Tinten ein leistungsfähiges Ersatzmaterial ergibt.

"Nanozellulose ist biologisch abbaubar und wird schon seit Jahren in Anwendungen wie Verpackungen eingesetzt", sagt Aaron Franklin, Professor für Elektro- und Computertechnik an der Duke University.

"Während man schon seit langem über seine möglichen Anwendungen als Isolator in der Elektronik Bescheid weiß, hat bisher niemand herausgefunden, wie man es in einer druckbaren Tinte verwenden kann. Das ist einer der Schlüssel, um diese vollständig recycelbaren Geräte funktionsfähig zu machen."

Das Material besteht den Zeit-Test

Bislang zeigen die in diesem Verfahren erzeugten Materialien auch sechs Monate nach dem ursprünglichen Druck keine Anzeichen von Verschleiß. Die Wissenschaftler von der Duke University haben die Tinte auch getestet, indem sie sie in eine Reihe von Bädern mit unterschiedlichem Schallwellendruck getaucht haben - das Ergebnis: eine durchschnittliche Haltbarkeit von fast 100 Prozent.

Wenn sich der neue Transistor schließlich auflöst, kann er aufgrund seiner Holzbestandteile einfach recycelt werden, zusammen mit dem Papier, auf dem er hergestellt wurde.

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Gerade mal 25% unserer Elektroniikgeräte werden recycelt. Könnte 3D-Druck das ändern?Canva

Großflächige Anwendung der Technologie?

Im letzten Jahrzehnt wurde der Abfall von elektronischen Geräten zum am schnellsten wachsenden, unkontrollierbaren Entsorgungsproblem der Welt. Der nächste Schritt für druckbare, wiederverwertbare Elektronik wäre es, einen Weg zu finden, diese Komponenten in komplette Computerprozessoren einzubauen.

Professor Franklin räumt ein, dass es eine Herausforderung sein wird, in einer Hardware-Industrie mit einer halben Billion Dollar Umsatz Fuß zu fassen.

"Siliziumbasierte Computerkomponenten werden wahrscheinlich nie verschwinden", sagt er.

"Aber wir hoffen, dass wir, indem wir neue, vollständig recycelbare, leicht gedruckte Elektronik schaffen und zeigen, was sie kann, dass sie wesentlich häufiger in zukünftigen Anwendungen zum Einsatz kommen wird."